EP1576629B1 - Device for production of an electrical energy storage device comprising an improved rolling spool - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to the field of electrical energy storage assemblies.
- the present invention relates in particular to multi-layer electrochemical assemblies based on polymeric materials comprising an electrolyte flanked by two electrodes respectively forming cathode and anode.
- the invention applies in particular, but not exclusively, to devices comprising a lithium-based anode.
- the present invention applies to the realization of capacitors, super-capacitors and generators or batteries.
- electrochemical assemblies can be found in the documents FR-A-2737339 , FR-A-2759087 , FR-A-2759211 , FR-A-2808622 .
- the present invention relates to a device for the realization, automatically and continuously, such electrical energy storage assemblies, in the form of generally flat slabs, to allow easy stacking and connection in serial / parallel form , of several such sets.
- the inventors have found that it is particularly advantageous to make such electrical energy storage assemblies in the form of a generally planar multi-layer winding from the beginning, in order to avoid the occurrence of folds or equivalent defects in the structure of said sets.
- the purpose of the present invention is to propose a device for manufacturing multi-layer assemblies with an electrical energy storage function having qualities superior to the prior art.
- a device for producing electrical energy storage assemblies comprising a mandrel adapted to wind up superposed films in the form of a multi-layer assembly, characterized in that the cross-section of the mandrel has a general spindle cross-section and comprises means capable of modifying the straight section of the mandrel on command, the section modification of the mandrel comprising a reduction in the length of the long axis of the mandrel.
- the section modification of the mandrel can in particular be used to pinch one end of the films to be wound, the origin of the winding and / or to cause a general loosening of the winding relative to to the mandrel, ie to create a certain clearance between the winding and the outer surface of the mandrel, in order to facilitate the extraction of the winding.
- the present invention also relates to a method for producing electrical energy storage assemblies by winding superposed films, on a mandrel, in the form of a multi-layer assembly, characterized in that it comprises at least one step of modifying on command the cross section of the mandrel, having a general spindle section, by reducing the length of the major axis of the mandrel.
- upstream and downstream will be used with reference to the direction of movement of the complexes in the device, the term “upstream” qualifying the elements situated before a given reference, while the term “downstream” qualifies the elements located after this one.
- the supply means A have the function of conveying several single-layer or multi-layer assemblies 90, 92, 94, initially separated, and of complexing, that is to say superimposing and binding, these.
- the power supply means A also have the function of ensuring precise relative positioning of the longitudinal edges of the various layers involved in the final complex 96.
- the particular embodiment of the device illustrated on the figure 1 annexed is intended for the realization of generating sets formed of a stack of six layers: a collector 10 (for example of aluminum), a cathode 20 (for example based on POE (polyoxyethylene) and lithium salt), a an electrolyte layer 30, an anode 40, for example lithium, an electrolyte layer 50 and a cathode 60.
- the electrolytes 30 and 50 are for example based on LiV 3 O 8 or V 2 O 5 and POE.
- the Al collector 10 is preferably coated with an anticorrosion barrier, for example based on Ti nitride or the like, for example graphite.
- the supply means A comprises three separate feed magazines 100, 200 and 300.
- the feed means 100 is intended for supplying a four-layer complex 90 comprising the above-mentioned cathode 60 and electrolyte layer 50 sandwiched between two external protective films 80, 81 (see FIG. figure 9 ).
- the feed means 200 is for feeding the anode sheet 40 (see figure 11 ).
- the feed means 300 is for supplying a five-layer complex 92 comprising: the electrolyte 30, the cathode 20 and the collector 10 sandwiched between two outer protective films 82, 83 (see FIG. figure 13 ).
- each of these supply means 100, 200, 300 comprises a coil of the desired complex, 90, 40 or 92, previously made by any appropriate means, rotatably placed on the common frame 900 about respective axes of rotation. 102, 202, 302.
- the coils forming the feed magazines 100, 200 and 300 are removably mounted on the frame 900 to be replaced after exhaustion.
- the complexing of the three sets 90, 40 and 92 respectively from the three supply means 100, 200 and 300, that is to say the stacking of these sets, is performed in a complexing module C interposed between the output supply means 100, 200, 300, and the winding means E.
- the coils of the complexes 90, 40 and 92 placed in the three feed means 100, 200, 300 are respectively referenced 104, 204, 304.
- the four-layer complex 90 coming from the coil 104 is guided towards the complexing module C by rollers 110, 112, 114.
- the module 100 Downstream of the coil output 104, the module 100 includes a dewatering assembly 120 designed to remove the face-side film 81 to be complexed on the electrolyte 50. This depelliculating assembly 120 is positioned between the return rollers 112 and 114.
- the three-layer complex structure 50, 60, 80 obtained at the outlet of the depelliculating assembly 120 is illustrated on the figure 10 .
- the feed means 100 comprises between the depelliculating assembly 120 and the complexing module C a heating module 130.
- the structure and function thereof will be described in more detail later.
- the module 300 Downstream of the coil outlet 304, the module 300 includes a dewatering assembly 320 designed to remove the face-on film 82 to be complexed on the electrolyte 30.
- This dewatering assembly 320 is positioned between the return rollers 312 and 314.
- the four-layer complex structure 83, 10, 20, 30 obtained at the outlet of the depelliculating assembly 320 is illustrated in FIG. figure 14 .
- the supply means 300 comprises between the depelliculating unit 320 and the complexing module C a heating module 330. The structure and function thereof will be described in more detail below.
- the feed assembly 200 for feeding an anode film, preferably lithium-based, comprises two feed rollers 240, 250 of respective films 84, 85.
- the films 84, 85 and the anode film 40 are guided by rollers 210, 212 towards a primary application assembly 260.
- the function of this assembly 260 is to combine in the form of an element comprising the anode layer. 40 sandwiched between the two films 84, 85, these initially separate films from the respective feed coils 204, 240 and 250.
- the element comprising the two films 84 and 85 surrounding the anode 40 is illustrated on the figure 12 .
- the applicator assembly 260 is preferably formed of two nip rollers 262, 264 rotatably mounted about respective parallel axes, receiving the three aforesaid films 84, 40, 85 with each other.
- one 262 rollers has its axis of rotation fixed in space, while the second roller 264 placed opposite, which serves as a pressure roller, is urged to move against the roller 262 first mentioned, under a controlled effort, for example by means of elastic means, such as an elastic blade 263.
- At least one of the two rollers 262, 264 is motorized. It is controlled to alternately pull the element 84, 40, 85, and brake this element in synchronization with the downstream process. As such the rollers 262, 264 are slaved slave on the downstream process means.
- At least one of the rollers 262, 264 is mounted on a retractable crew, for example driven by a jack, to allow separation of the two rollers 262, 264 and thus facilitate the initial establishment of the element 84 , 40, 85 between them.
- the supply means 200 Downstream of the application assembly 260, the supply means 200 comprises a transverse sectioning module 270 of the anode layer 40.
- the sectioning module 270 comprises a hammer system 272 and anvil 274 respectively disposed on either side of the path of movement of the element 84, 40, 85.
- the hammer 272 operates by transverse linear striking through protective films 84, 85.
- At least one of the hammer 272 or the anvil 274, preferably the hammer 272, comprises a blunt edge.
- the hammer 272 is biased sequentially to the striking against the anvil 274 to define in the anode initial film 40, a downstream length corresponding to the desired winding. It will be noted that the hammer 272 operates on the element comprising the anode 40 sandwiched between the two films 84, 85. However, the films 84, 85 are formed of a material capable of withstanding the striking of the hammer 272 to avoid any breakage of the films 84, 85.
- the two films 84, 85 are removed from the aforementioned element illustrated on the figure 12 , at the output of the sectioning module 270 by means of depelliculation 220, 225. Where appropriate these means of Dehulling 220, 225 may be formed by the hammer 272 and the anvil 274 themselves.
- the section of the anode 40 situated in front of the break line defined by the module 270 is driven by the downstream drive means, this anode section 40 being itself sandwiched between the two assemblies 50. , 60, 80, on the one hand, and 83, 10, 20, 30, on the other hand, in the complexing module C.
- the section of the anode film 40 located upstream of the rupture line is in turn driven by the films 84, 85, since these, as indicated previously, are not sectioned in the module 270.
- the set of films 80, 81, 82, 83, 84 and 85 has not only the function of avoiding pollution of the external faces of the complex by the external environment and of preventing the sticking of complex on the different rollers involved, but also participates in the training of their associated complex.
- the films 80, 81, 82, 83, 84 and 85 are advantageously based on PP (polypropylene), PE (polyethylene), PET (polyethylene terephthalate) or the like.
- the two film unwinders 240, 250 associated with the anode unwinder 204 are substantially adjacent and that the film 84 from the unwinder 240 surrounds the anode roll 204 on a winding arc ("docking" according to the expression dedicated) important (typically greater than 90 ° and preferably at least equal to 270 °) to both ensure good protection of this fragile film and ensure adequate mechanical drive.
- This winding arc of the anode 204 by the film 84 is referenced ⁇ on the figure 7 attached. It varies according to the radius of the external turn of film present on the unwinder 240.
- the sequential control on the one hand, the driving of the films 84 and 85, and consequently of the anode section 40 located upstream of the rupture line, and on the other hand, the driving of the films 80 and 83 and therefore the anode section located downstream of this break line, is preferably adapted to define a gap, for example of the order of 20mm between the two aforementioned sections, after rupture. More precisely, the striking of the tool 272 is synchronized with the braking stop of the nip rollers 262, 264 so as to create a running interruption of the lithium 40 while the lamination continues downstream at the same speed.
- a scraper system 230 schematized on the figure 32 , arranged tangentially to the film concerned and having a polished edge 232 almost sharp, adapted to ensure peeling of the film through a sharp deviation thereof of at least 60 ° (see figure 32 ), if appropriate with turning on itself thereof substantially 180 °, according to a small radius of curvature (typically a radius close to 0.05mm).
- the scraper 230 is formed of a static blade blunt ridge 232 near the plane of displacement, upstream, of the film which carries the film.
- the edge 232 has its convexity directed downstream of the displacement of the film.
- the inventors have indeed determined that such a peel makes it possible to preserve the surface of the adjacent complex, whereas a tearing of the film without precaution generally deteriorates that -this.
- the above-mentioned scraper 230 makes it possible peeling of the film by shearing between the functional film and the protective film. By pulling the protective film around the edge 232 of the wiper 230, an elongation of the outer curvature of the protective film layer is created, which locally creates a tangential force on said layer, a micro-stretching of the film and a sliding effect of the film layer on the functional film, thus avoiding the tearing of particles of the functional product.
- the device also comprises means for adjusting the tensile force exerted on the protective film when it is deflected on the blunt edge 232 of the scraper 230.
- the scraper system of the depelliculating assemblies 120, 320 are referenced 122, 322.
- the films 81, 82, 84 and 85, removed on the stations 120, 320, 220 and 225, are directed towards respective rolls 124, 324, 224 and 229.
- the films 84 and 85 are guided by rollers 221, 222, on the one hand, and 226 on the other hand.
- the heating means 130 and 330 have the function of bringing to controlled temperature the external interface surface of the electrolytes 50 and 30 before they are brought into contact with the anode layer 40 in the complexing assembly C , to allow a good adhesion thereafter between the electrolyte layers 50 and 30 and the anode 40.
- these heating means 130 and 330 are formed by ovens with rapid temperature rise and rapid temperature reduction, capable of operating a hot air sweep, by forced circulating loop and regulated hot air, on the aforementioned interfaces.
- the heating means 130 and 330 are designed to dispense thermostatic compressed air, at the accuracy of ° C, for example at 60 ° C, on the electrolyte interfaces 50 and 30.
- the assembly of the device according to the present invention comprising sequential phases of displacement interruption of the feed films upstream of the winding module E, to allow the cutting of the complex, the evacuation successive of each winding, and the reengagement of a next element, preferably the ovens 130 and 330 are also controlled sequentially. That is to say that the diffusion of hot air, in the ovens 130 and 330 is interrupted cyclically when stopping the scrolling of the complexes, in order to avoid a harmful rise in temperature of the portion of the complexes located in these ovens. An overexposure to heat of these sections of films could indeed alter the quality of the final complex.
- the heating means 130, 330 may comprise means capable of sequentially blowing a jet of fresh compressed air onto the films . These means are typically adapted to reduce the temperature inside the furnaces to a value of the order of 40 ° C.
- ovens 130, 330 are formed of a loop circuit.
- heating elements consisting of bare electrically conductive multifilaments are placed opposite the output of the fans 134, 334.
- the cathode 60 has a width less than the electrolyte 50, that this the last overflows on both sides of the cathode 60
- the film 80 has a width greater than the electrolyte 50 and it overflows on both sides thereof.
- the anode 40 has a width less than the two films 84, 85, which may have identical widths and that the films 84, 85, overflow on both sides of the anode 40.
- edges of the electrolytes 50 and 30 are superimposed, the anode 40 having a recessed edge of the electrolytes 50 and 30 on the emerging side of the collector 10, while the anode 40 passes electrolytes 30, 50 on the side opposite.
- the relative positioning of the layers represented on the Figures 17 and 18 is ensured during the realization of the supply coils 104 and 304.
- the relative positioning shown on the figure 19 is assured during filming in the module 260.
- the relative positioning shown in FIG. figure 20 is ensured in the complexing module C.
- each of these feed means 100, 200 and 300 is mounted on an individual plate capable of controlled movement by relative to the general support frame 900 of the device. More precisely, preferably, each of these plates is pivotally mounted about a respective axis 101, 201, 301 and associated with a controlled displacement means.
- the means for detecting the positioning of the edges of the complexes are preferably formed by optical means, optionally infrared or laser, or ultrasonic means, arranged on a fork with two transmitter / receiver elements respectively arranged on either side the travel path of the multilayer.
- detection means associated with the complex coming from the means 100, 280 have been referenced the equivalent means of detection associated with the complex coming from the means 260 and 340 the equivalent means of detection associated with the complex coming from the means 300.
- the detection means 140 is placed between the roller 114 and the oven 130.
- the detection means 340 is placed between the roller 314 and the oven 330.
- the detection means 280 is placed between the primary complexing module 260 and the complexing module C.
- the aforementioned displacement means may be formed of means based on pneumatic cylinders or any equivalent means.
- each of the aforementioned plates carries a damping means adapted to rest against the aforementioned common frame 900 to prevent vibration of the device.
- these damping means may be formed of suction cups.
- the aforementioned pivot axes 101, 201 and 301 are preferably parallel to the plate 900. They pass through the center (axis of rotation 102, 202, 302) of the unwinders 104, 204, 304 and by a median plane of the width of the reel placed on the unwinder. They are also parallel to the associated respective multilayer film sections located immediately upstream of the complexing complex C, imposed by the rollers 114, 262 and 314.
- the section of the anode film 40 situated upstream of the complexing module C, guided by the roller 262 is situated substantially along the bisector of the angle formed by the sections of the complexes 90 and 92 respectively unwinders 104 and 304, upstream of the complexing module, as guided by the rollers 114 and 314. More precisely still, upstream of the complexing module, the complexes 90 and 92 form an angle of about 150 ° between them and the anode film 40, located along their bisector is substantially 75 ° from each of these two complexes 90 and 92.
- the anode 40 is located, upstream of the complexing module C, substantially along the bisector of the sections of the films 84 and 85 located downstream of the depelliculeurs 220 and 225, which sections of films 84 and 85 are made between them. an angle of the order of 60 °.
- the return rollers 110, 112, 114, 221, 222, 226, 310, 312 and 314 make it possible to arrange the loaders 104, 204 and 304 in remote positions, and to bring together the complex sections involved, upstream of the module. complexing C so that the complete angle formed between them, at the level of the complexing module, is less than 180 °.
- the aforementioned relative positioning means of the base complexes not only have the function of guaranteeing a satisfactory electrical connection in the final product, and in particular protection of the cathodes by overflow of the electrolyte, to avoid short circuits, but also to optimize the active surface in operation, in the smallest possible complex width.
- the receiving rollers of the different depelliculating assemblies 124, 224, 229, 324, 520 and 522 preferably comprise motorized reels.
- the unwinders 104, 204 and 304 are preferably motorized and parameterized to control the tensile force, constant on the multilayer films involved. It is indeed important to maintain constant traction on the films to have a reproducibility in the realization of the elements.
- the motors thus associated with the unwinders 104, 204 and 304 are alternately controlled as a motor, at the origin of a complex winding, and then as a brake when the drive of the complex is supported by downstream means.
- the motors of the various unwinders 104, 204, 304 and skin cleaners 124, 224, 229, 324, 520 and 522 are controlled by a central unit programmed to suitably change the motor forces and the respective braking forces required by taking into account the evolution of the diameter of rolled films and respectively the rolled film diameter.
- the complexing unit C preferably comprises two pinch rollers 400, 410, rotatably mounted about parallel axes and between which is conveyed the stack formed of the superimposed layers: film 80, cathode 60, electrolyte 50, anode 40, electrolyte 30, cathode 20, collector 10 and film 83.
- the two pinch rollers 400, 410 are biased in relative proximity under a controlled effort. They therefore exert a controlled pressure force on the films conveyed between these rollers 400, 410.
- the axis of rotation of the roller 400 is fixed while the axis of rotation of the roller 410 is mounted on a roller.
- the roller 410 is also mounted on a retractable crew driven by a drive means, for example a cylinder, to ensure the release of the roller 410 on command and facilitate the establishment of the complex.
- the laminating rollers 400, 410 may be heating. Their diameter is typically at least 20 mm.
- the device further comprises, between the complexing module C and the winding module E, a set 500 with multiple functions and having in particular the function 1) of controlling the flow (length) of complex, in a module 510, 2) to perform localized longitudinal sections in the manifold 10, at a module 520, 3) to alternately ensure the drive of the complex at the beginning of a winding and the braking of this complex when it is placed in tension by the mandrel 610, at a module 530, 4) to remove the films 80 and 83, in a module 540, 5) to cut the layers 10 to 60 of the functional stack after scrolling.
- the detection device 510 is intended to control a correction of the synchronization defects that may result from micrograding of the complex on the rollers 400, 410, in order to ensure a constant feeding speed of the winder E.
- the complex is pressed against the roller 512 by a roller 518 placed upstream on the path of displacement of the complex.
- the cutting module 520 is intended to perform a linear sequential slitting, in the longitudinal direction, on the edge of the collector 10.
- the resulting section sections are referenced 521.
- Each section 521 has a substantially equal length L1, while being slightly lower, at a half winding circumference on the mandrel 610.
- the actuation of this device 520 is controlled so that the slits 521 are found all superimposed on the same face of the final wound element.
- these slits 521 are operated with a pitch P1 identical to the length of each turn made on the mandrel 610. Insofar as this length is variable and increasing, because of the thickness accumulated on the mandrel 610, preferably the pitch of slits 521 is also variable.
- a transverse cutting segment 522 is operated between an axial end of the above-mentioned cut-out 521 and the adjacent free edge of the collector 10, and the external lateral strip 523 thus delimited in the collector 10 is extended to the outside of the wound element, to serve as a connector on the current concentrator.
- the collector band portion 10 thus deployed is referenced 525.
- the slitting device 520 is preferably of the "air-cut” type. It comprises an oscillating slitting blade 524 adapted to cut locally and sequentially the collector 10, between two rollers 526 and 528 serving to support the complex. On the figure 23 the pivoting movement of the blade 524 is shown schematically as 529.
- the drive module 530 preferably comprises two pinch rollers 532, 534, between which the complex assembly illustrated in FIGS. figures 15 and 20 . These two rollers 532, 534 are associated with respective engines. When routing the front end of the complex to the mandrel 610, the rollers 532, 534 are driven in drive motor mode. On the other hand, once the front end of the complex gripped by the mandrel 610, the latter becomes a motor, and the rollers 532, 534 are driven, by their respective motor, in the braking mode. This ensures a narrow veneer of the complex on the mandrel 610. These two nip rollers 532, 534 are located near the winding mandrel 610, upstream thereof.
- the drive of the nip rollers 400, 410 is slaved to that of the nip rollers 532, 534 which operate as master, with respect to the slave rollers 400, 410.
- At least one of the rollers 532, 534 is associated with a biasing means such that the rollers 532 and 534 exert on the complex that they frame, a controlled clamping force.
- At least one of the rollers 532, 534 is mounted on a retractable crew 535, for example driven by a jack 536, to facilitate the insertion of the complex between the rollers 532 and 534.
- the removal of the films 80 and 83 is carried out in the module 540 using scrapers 541, 543 similar to the scrapers 122 and 322 mentioned above.
- the films 80 and 83 are directed, after skinning, by means of rollers 542, 544 on accumulation rollers 546, 548. These are motorized, as indicated above.
- these cutting means 550 comprise a blade 552 comprising a cutting edge 554 formed of a convex dihedral to two symmetrical slopes (see figure 31 ) animated with a fast speed of displacement, under short run when the cut is required.
- the movements of the cutting blade 552 are controlled by a means 556 preferably formed of a jack. Furthermore, the cutting blade 552 is preferably placed on a retractable crew driven by a specific displacement means, for example a second jack 558, to allow the blade to be retracted on demand, in order to facilitate the installation of the blade. complex, or any other required maintenance intervention.
- a specific displacement means for example a second jack 558
- the cut made by the cutting means 552 is operated substantially in the middle of the gap formed in the lithium anode layer 40, at the striking station 572/574. So as we see on the figure 21 the anode layer 40 is set back from the other layers composing the winding, both at the front end and the rear end of the winding.
- the two axial ends Ei, Ee of the finished winding In are not superimposed.
- the outer end Ee of the winding is interrupted below the internal end Ei, to avoid an extra thickness at this level.
- the flattened finished winding generally has an identical thickness over its entire extent.
- the heating of the external faces of the stack is operated by any appropriate means in the module 560, for example by blowing hot air pulsed or passing on a heating roller.
- This heating is preferably provided by a retractable hot air blowing bar 562 located immediately downstream of the cutting device 550, for heating a transverse band of the complex, in order to prepare the heat-sealing of the end of the winding.
- the mandrel 610 has a cross section, transverse to its axis of rotation 611, non-circular of revolution.
- the mandrel 610 is substantially flat. It has a general section in a spindle. Typically the ratio between a major axis and a minor axis of its cross section is greater than 3, preferably greater than 5 and very advantageously greater than 10. It advantageously has a generally elliptical cross section.
- the outer casing of the mandrel 610 is preferably delimited by two sectors of convex revolution cylinder having identical radii (R1 on the figure 2 ), but distant parallel axes; moreover this outer envelope delimiting the cross section of the mandrel has blunt ends 615, 616 with a small radius.
- the mandrel 610 has a length (considered parallel to its axis of rotation 611) greater than the width of the complexes to be wound.
- the mandrel 610 is formed of two jaws 612, 614, symmetrical and complementary.
- the interface between the two jaws 612, 614, that is to say the mutual bearing surface between them, in the winding position, referenced 613 in the figures is preferably flat and connects the two curved surfaces convex outer shell of the mandrel away from the tapered ends of the outer shell ellipse.
- the major axis of the mandrel 610 is of the order of 12 cm while the small axis of the mandrel 610, formed by the two jaws 612 and 614 contiguous, is of the order of 9 to 10 mm
- the angle formed between the oblique plane which corresponds to the interface 613 between the two jaws 612, 614 and the major axis of the spindle is typically of the order of 2, 5 °
- the spindle is terminated, on the ends 615, 616 of the major axis, by arcs of the order of 0,15mm of radius, and the distance separating them centers of the cylindrical main surfaces of the mandrel is greater than 6 times their radius R1.
- the two jaws 612, 614 are associated with drive means, for example hydraulic jacks or the like adapted to provide controlled controlled relative movement of the two jaws between a first position in which the two jaws 612, 614 are spaced apart. to allow the insertion of the front end of a complex stack 10 to 60 to be wound and a second position in which the two jaws 612, 614 are joined to allow the winding of the aforementioned complex stack.
- drive means for example hydraulic jacks or the like adapted to provide controlled controlled relative movement of the two jaws between a first position in which the two jaws 612, 614 are spaced apart. to allow the insertion of the front end of a complex stack 10 to 60 to be wound and a second position in which the two jaws 612, 614 are joined to allow the winding of the aforementioned complex stack.
- the mandrel 610 formed by the cooperation of the two jaws 612, 614, is itself driven to rotate about its axis 611, at a non-constant speed, according to terms to be defined later.
- the arm 624 is rotated about an axis 625 eccentric with respect to the axis 622, and at a speed twice that of the mandrel 610, so that the roll 620 rolls successively on each of the faces of the mandrel 610, more precisely on the complex stack 10 to 60 wound on it, in order to press it regularly and prevent any formation of folds in the stack.
- the arm 624 is preferably rotated mechanically by the rotation of the mandrel 610 with a multiplier ratio of 2.
- Chuck 610 and arm 624 rotate in the same direction of rotation.
- the displacement kinematics of the mandrel 610 and the roll 620 are schematized on the Figures 3 to 6 associated.
- the mandrel 610 and the arm 624 can be driven by a common belt 640 associated with a motor 642, by means of respective rollers 618, 628 engaged with said common belt 640.
- the roller 628 associated therewith has a drive ratio two times lower than the roller 618 associated with the mandrel 610, is typically a circumferential dimension two times smaller.
- the device preferably further comprises a roller 570, downstream of the cutting blade 552, facing the hot air blowing nozzle 562.
- This roll 570 serves as the ultimate guide to the formed complex, before winding on the mandrel 610.
- the generatrix of the roll 570 on which the complex is based is situated in a plane defined by the generatrix of the upstream roll 534 and the generatrix of the mandrel 610 corresponding to the minor axis thereof (which generator serves as a support for the complex when it is positioned with its major axis parallel to the aforementioned plane, as illustrated on the figure 5 ).
- the mandrel 610 is preferably driven in a complete rotational movement over 360 ° after breaking the wound complex and complete winding of this complex and the pressure roller 620 is held in support on the winding during this additional rotation to complete the "gluing" of the last turn of the winding, thanks to the aforementioned preheating by the means 560. If necessary, this heating can be completed by a hot air blowing at the winding station E.
- the device may further comprise, as illustrated in FIG. figure 8 , an additional retractable pressing roller 580, placed between the roller 570 and the mandrel 610.
- a roll 580 has the function of allowing the blocking of the complex during cutting and the plating of the end of the strip, on the mandrel 610.
- the roller 580 is preferably connected, by an elastic blade 582, to an oscillating assembly 584, driven by a jack 586.
- the roller 580 is placed in the position illustrated on FIG. figure 8 , spaced apart from the path of displacement of the complex and remote from the mandrel 610.
- the aforementioned oscillating equipment and the associated roller 580 are moved so that the roller 580 is plated on the face of the mandrel 610 opposite to that on which the roller 620 rests.
- This winding, obtained in a generally flattened form, thanks to the elliptical geometry of the mandrel 610 is then removed from the mandrel 610 and discharged by a robot or any equivalent means adapted to a pressing station 700 intended to perfect the flatness of each winding obtained .
- Such a robot may be formed of a pneumatic robot with clamping grippers for gripping the wound element for storing electrical energy on the mandrel 610, its extraction thereof and by various movements of rotations and translations, placing the element in the pressing station 700.
- this pressing station comprises a press, formed for example of a pressing cylinder 710, responsible for final flattening of the element. This operates preferably in masked time, while a next element is being wound up.
- the device may comprise means capable of ensuring during a limited sequence, at the end of the winding, a relative and reciprocating displacement in translation between the two jaws 612 and 614 constituting the mandrel 610. , in a direction parallel to the interface 613, to thereby vary the length of the major axis of the mandrel, in order to slightly "loosen” the winding relative to the mandrel 610, take off the first turn and peel the attachment of the first round .
- the mandrel 610 is rotated at a non-constant angular velocity controlled so that the linear speed of travel of the complex stack feeding the chuck 610 is constant.
- the invention makes it possible to guarantee a constant tensile force on the complex and consequently a perfect winding on mandrel 610, free of any fold or equivalent defect.
- the angular rotation speed of the mandrel 610 is corrected during the winding, to take account of the evolution of the winding radius resulting from the variation of complex thickness accumulated on the mandrel 610 in order to guarantee the linear speed constancy of scrolling.
- the pressure roller 620 comes into contact with, and remains in contact with, the complex film wound on the mandrel 610 when it is driven in rotation at low speed. This arrangement ensures a good contact between the pressure roller 620 and the wound film and therefore between the different layers of the wound film.
- the figure 28 which corresponds to the end of a winding has a range of speed evolution less extensive. Indeed, because of the complex thickness accumulated on the mandrel 610, the winding radius ratio covers a smaller range than at the origin of the winding.
- the speed of rotation varies at each turn over a period of 180 °.
- the winding time per revolution increases because the winding length on the mandrel 610 increases from one revolution to another due to the thickness added to the mandrel 610.
- the abscissa has an angle range of 0 to 180 °. This also covers the range from 180 to 360 °, the aforementioned curves having a periodicity of 180 °.
- the ordinate scales were used, the amplitude of the winding radius was recorded on the left, and the amplitude of the correction factor on the right.
- the inventors have in fact determined that the correction factor to be applied to the basic evolution V1 of the angular rotation speed taking into account only the evolution of the naked winding radius as a function of the angular position of the mandrel, to take into account of the variation in thickness of the winding could be likened to such a smoothed curve V2 which varies as a function of the angular position of the mandrel 610, while being fixed for a given angle regardless of the number of turns previously wound on the mandrel .
- the third column of the figure 30 represents the radius of the mandrel 610 bare, ie at the origin of the winding.
- the fourth column of the figure 30 represents the correction factor shown on the figure 29 .
- the pairs of columns that follow on the figure 30 represent two by two, for each winding tower, one the winding radius, and the other the speed of rotation of the mandrel 610.
- control of the driving motor of the mandrel 610 can be operated, either using precalculated data and stored in adapted memories, or using data calculated directly by a central unit on the base, on the one hand, the law of evolution of the winding radius as a function of the geometry of the mandrel 610 and, on the other hand, of the correction law depending on the evolution of this radius as a function of the thickness of the winding previously made on the mandrel.
- the aforementioned data are applied successively to each angular fraction of the rotation of the mandrel 610, on the drive motor thereof.
- the mandrel 610 reaches a speed of the order of 180 rpm, ie an angular speed of the order of 1090 ° / s, hence a sampling rate of the order of 1 ° / ms.
- the speed setpoint intended to be applied to the motor is selected of a digital nature, to avoid the processing of analog / digital converters.
- control module ensures the complete enslavement of all the means involved in the realization of the winding of the complex.
- the various aforementioned axes including the axes 102, 202, 302, rollers 104, 204, 304, the axis 611 of rotation of the mandrel 610, the axis of rotation of the pressure roller 620 and the pivot axis of the oscillating arm 624 , the axes of the rollers 124, 224, 240, 250, 229, 320, 520 and 522 associated with the films, the axes of the return rollers 110, 112, 114, 221, 222, 210, 212, 226, 310, 312, 314 and the axes of the pressure rollers 262, 264, 400, 410 are parallel to each other and preferably horizontal.
- the device comprises a housing divided into two compartments separated by a vertical partition 900: a first compartment, in a controlled dry atmosphere which houses all the means 100, 200, 300, 400, 500 , 600 and 700 above and a second compartment which houses the control means and drive / motor associated.
- the aforementioned vertical partition wall constitutes the support frame of the various axes of rotation described above.
- an additional sweep of dry air may be provided in the operational chamber.
- the present invention typically allows the realization of a complex winding comprising between 16 and 19 turns, corresponding to a complex length of the order of 4 to 5.5m, ie a total winding thickness of about 5 , 5 mm.
- the running speed of the complex is typically between 2 and 10 m / min. It is advantageously of the order of 6m / mm.
- the device according to the present invention is suitable for treating widths of complex of width between 50 and 150 mm.
- the present invention offers many advantages over the means proposed in the state of the art.
- rollers and rollers or unwinders used in the device of the invention have alternately motor and / or brake functions, depending on the sequence of the winding involved, to guarantee traction. constant on all films, complexes and associated films.
- the figure 33 represents a general synoptic of the main means of the device according to the present invention.
- the device according to the present invention comprises mechanical means capable of modifying the straight section of the mandrel 610 to order.
- the section modification of the mandrel 610 can in particular be used to pinch one end of the films to be wound up, at the origin of the winding and / or to cause a general loosening of the winding, ie to create a certain clearance between the winding and the outer surface of the mandrel 610, to facilitate the extraction of the winding.
- This latter function can be obtained for example by controlled reduction in the length of the long axis of the mandrel 610.
- the aforementioned means are designed to ensure on command a relative displacement of the two jaws 612, 614, relative to each other, according to at least one component transverse to the axis of rotation 611 of the mandrel 610.
- Each jaw 612, 614 is attached to a respective jaw holder 652, 654.
- Each of these jaws is rigidly connected to a shaft 653, 655 rotatably mounted on a mandrel body 660 about respective off-center axes 656, 657. relative to the axis of rotation 611 of the mandrel 610, but parallel thereto. More precisely, the shafts 653 and 655 are rotatably mounted on a plate 661 belonging to the mandrel body 660.
- each shaft 653, 655 carries a pinion 658, 659 with helical cut.
- the size angle of the gears 658, 659 may be of the order of 17 °.
- the pinions 658, 659 linked to the jaw holders 652, 654 are angularly driven by two respective control half-axes 670, 680.
- the half-shafts 670, 680 are juxtaposed and arranged in a sheath 662 linked to the mandrel body 660. They are designed to be moved in translation, parallel to their axis, by means which will be described later.
- the sheath 662 serves as a rocket providing rotational guidance of the chuck body 660 about the axis 611.
- Each half-axis 670, 680 comprises, at one end, a section cut into a helical gear 672, 682 conjugating with the pinions 658,659.
- each half-axis 670, 680 comprises a section 674, 684 of non-circular section of revolution, for example dihedron (the two dihedrums contiguous 674, 684 respectively belonging to the two half-axes 670, 680 forming in combination, a square ), disposed in a section of complementary section of the sheath 662.
- the engagement thus defined prohibits any relative rotation between the half-shafts 670, 680 and the sheath 662, but allows and ensures a relative axial guidance therebetween.
- each of these heads 676, 686 preferably carries means for adjusting elastic members biasing the half-axes to a rest position.
- each head has several housings 679, 689, for example 3 per head, equidistributed angularly.
- each half-axis 670, 680 further comprises, on the one hand on the side of the head 676, 686 located towards the pinion 672, 682, a cylindrical section of revolution 675, 685 which serves as translation guide and on the opposite side of the head 676, 686, a shank 677, 687 projecting beyond the head 676, 686.
- the two half-shafts 670, 680 are capable of relatively relative displacement relative to one another, to allow a relative inclination of the jaws 612, 614.
- preferably sliding shoes are interposed between the two half-axes 670, 680, in lights 671, 673 provided for this purpose at the half-axis interface 670, 680.
- the tails 677, 687 of the half-shafts 670, 680 are selectively biased into several positions chosen by mechanical means 800 which will be described later with regard to figures 41 , 42 , 43 and 53 .
- each of the two jaw holders 652, 654 can be moved independently of the other. It is the same for the two half-axes 670, 680, independent of each other to allow a desynchronization of movements between the two jaws 612, 614. This desynchronization is necessary in particular to pinch / imprison the new end of a band at the origin of a winding.
- the rocket constituted by the aforementioned sleeve 662 is rotatably mounted on a bearing 634 connected to the slide 630 and equipped with two ball bearings 635, 636.
- the rocket 662 is provided, at its rear end opposite the mandrel 610, pinion 618 ( illustrated figure 22 ) cooperating with the toothed drive belt 640.
- the pinion 618 comprises cells 619 in number identical to the number of housings 679, 689 formed in the heads 676, 686 of the half-shafts 670, 680.
- Each housing 619 houses a compression spring 690.
- the springs 690 are thus interposed between the pinion 618 and the heads 676, 686 of the half-shafts 670, 680.
- the springs 690 therefore urge the half-shafts 670, 680 away from the In other words, the springs 690 automatically urge the jaws 612, 614 to close.
- Mechanical means 800 which will be described in more detail below with respect to the jaws 612, 614. Figures 41 to 43 and 53 have an inverse effect on the half-axes 670, 680.
- the force exerted by the springs 690 can be adjusted by screws 692 engaged in housings 679, 689 of the heads 676, 686.
- the adjustment of the screws 692 therefore makes it possible to adjust the clamping force exerted by the jaws 612, 614.
- the pressure roller 620 mounted free of rotation via internal rolling means, about its axis 622 on an arm or base 624.
- the means ensuring the rotation of the pressure roller 620 about its axis 622 are formed of an articulated hub 623 adapted to allow self-positioning of the roller 620 clean to ensure a narrow plating thereof on the outer surface of the winding.
- the hinged hub 623 may consist of two low-distance bearings positioned at the center (considered in the longitudinal direction) of the roll 620 and allowing a certain angular displacement of the roll 620.
- Various means may be provided for driving the arm 624 to rotate about the axis 625 '. It is recalled here that the arm 624 is preferably driven at a rotation speed twice that of the mandrel 610.
- the arm 624 is integral with a shaft 694 centered on the axis 625 'and rotatably mounted on the small carriage 693 above.
- a second shaft 695 carrying the pinion 628 designed to cooperate with the drive belt 640 shown in FIG. figure 22 is rotatably mounted about the axis 625 on a spacer connected to the drawer 630.
- a homokinetic coupling 696 is interposed between the output of the drive shaft 695 and the input of the driven shaft 694 itself linked to the arm 624.
- the homokinetic coupling 696 has the function of allowing a relative displacement of the shaft 694, parallel to itself, with respect to the shaft 695, during the increase in thickness of the the winding on the mandrel 610, while ensuring permanently a precise connection to rotation between the driving shaft 695 and the driven shaft 694.
- the displacement of the small carriage 693 with respect to the main spool 630 is controlled by any appropriate means, preferably by a jack 644.
- the body of the jack 644 is hinged at 645 on the spool 630.
- Its spindle 646 is articulated on a first end of the spool. 647.
- the second end of the connecting rod 647 is hinged to the carriage 693.
- the connecting rod 647 is articulated, in its middle, on a rod 648 rotatably mounted elsewhere on the slide 630.
- the pressure roller 620 is placed on the element wound on the mandrel 610 by the cooperation of the small carriage 693 and the cylinder 644.
- the travel path of the small carriage 693 relative to the 630, and therefore relative to the axis 611 of rotation of the mandrel 610, during the displacement of the roll on the wound film may be of the order of 3 mm for the first turn and of the order of 8, 5mm on the completed element.
- the race differential between the original position of the naked mandrel and the finished element position is thus compensated for by the translation travel of the jack 644 and the small carriage 693.
- the homokinetic coupling 696 is designed to allow a radial offset of the order of 25 mm between the parallel axes 625 and 625 'of the shafts 695 and 694, to enable the useful stroke to be carried out radial movement of the pressing roll 620 to the mandrel 610.
- the pinion 628 transmits the rotary motion to the driven shaft 694 via the constant velocity coupling 696.
- the shaft 694 transmits its movement to the arm 624 which itself carries the central bearing of the satellite roller 620.
- the bearing of this roller is equipped with a pawl system about the axis 622 to allow self-alignment of the roller 620 against the turns during winding.
- the satellite pressure roller 620 is carried by the small carriage 693 embedded on the drawer 630 of the mandrel. Due to the ratio 1 ⁇ 2 between the gears 628 and 618, the arm 624 and the pressure roller 620 which accompanies it rotate twice as fast as the mandrel 610, which allows the pressure roller 620 to press the winding at each half-turn of the mandrel.
- the approach movement and spacing of the satellite roller 620 relative to the mandrel 610 is carried out using the connecting rod or lever 647 square and pneumatic jack 644 double effect.
- the means 800 have the function of defining several precise relative positions of the half-axes 670, 680 and consequently the jaws 612, 614.
- the means 800 are provided to ensure four precise relative positions of work jaws 612, 614, in addition to a rest position. These various positions and the means used to obtain them will be described later with regard to figures 51 , 52 and 53 .
- the mechanical control means 800 are designed to individually control each half-axis 670, 680 and therefore each jaw 612, 614.
- the mechanical means 800 are preferably adapted to control sequentially, or a relative inclination between the two jaws 612, 614, for example to ensure opening and closing during the capture and release of the winding, a displacement relative relative to each other of the two jaws 612, 614, to change the length of the major axis and the short axis of the mandrel ("to give the belly to the mandrel"), in a final sequence of extraction of the winding.
- control means 800 are designed to operate a translational relative displacement between the two half-axes 670, 680.
- the two half-shafts 670, 680 have different lengths, more specifically the tails 677, 687 respectively of the two half-shafts 670, 680 which emerge on the back of the heads. 676, 686 preferably have different lengths as seen on the figure 35 .
- the biasing of the tail 677 of greater length of the half-axis 670, without intervening on the half-axis 680 causes a rotation of only the jaw holder 652 and therefore the single jaw 612 by 660.
- Such a solicitation may be be operated using a cylinder 810, whose rod 812 is placed opposite the half-axis 670.
- the mechanical control means 800 must move the half-axes 670, 680 on identical strokes.
- the means 800 comprise for this purpose a rocker 820 or articulated pusher rotatably mounted on the spool 630 about an axis 822.
- the rocker 820 is itself solicited by three levers 830 , 840,850 articulated on the slide 630 about an axis parallel to the axis 822 and preferably coincides with it.
- Each lever 830, 840, 850 is itself biased, via a clevis type connection 832, 842, 852 by the rod of a jack 834, 844, 854 respectively associated.
- the rocker arm 820 is itself capable of deflection relative to each of the levers 830, 840, 850 so that the working position of the rocker arm 820 is defined by the one of the three levers 830, 840, 850 which is displaced on the largest stroke.
- the rocker arm 820 can bear directly on the heads 676, 686 of the half-shafts 670, 680. However, preferably, there is provided a ring 860 (see figure 41 ) interposed between the rocker arm 820 and the rear face of the heads 676, 686. The ring 860 surrounds the tails 677, 687.
- two independent commands of the half-axes 670, 680 are defined: one which concerns only the half-axis 670 generated by the jack 810, the other which concerns the two half-axes 670, 680 generated by the cylinders 834, 844, 854 via the levers 830, 840, 850, the rocker arm 820 and the ring 860.
- the nip of the beginning of a strip to be wound is by bringing the two jaws 612, 614 against each other. This pinching is carried out by the above-mentioned jaw holders 652, 654 themselves driven angularly by the pinions 658, 659, themselves rotated by the axial translation of the two half-shafts 670, 680. This axial translation is caused by the adjustable load of the six springs 690 previously mentioned.
- the jaws 612, 614 are indexed in a position illustrated on the figure 44A symmetrical with respect to the band.
- the mandrel slide 630 is approached from the web exit from the guide roll 570.
- the rollers 532, 534 are activated to advance the strip towards the jaws 512, 514, for example over a distance of the order of 40 mm, as illustrated in FIG. figure 44B .
- the jaws 612, 614 are brought back into a parallel position by retracting the rod of the cylinder 810.
- the angular position of the mandrel remains identical during the two stages of the Figures 44A and 44B , but on the other hand that the mandrel is angularly recalibrated to go to the step illustrated on the figure 44C .
- the angular position may be 348 °, with respect to an arbitrary referential, for the Figures 44A and 44B and 351 ° for the figure 44C .
- the jaws 612, 614 are then progressively brought together by successively retracting the rods of the jacks 844, 854 and 834.
- a successive angular registration is preferably carried out in order to maintain the interface plane of the jaws 612, 614 in an optimal position .
- the position of the figure 44D can be at 356 °, that of the figure 44E at 368 ° and that of the figure 44F at 0 °.
- the mandrel is then ready for winding in the position illustrated on the figure 45 after translation of the slide 630 away from the guide roller 570.
- the rotation of the mandrel can then be carried out according to the concept of speed regulation previously described.
- the rotation of the mandrel is continuous until the first fraction of the last turn of the element illustrated on the figure 47A .
- the pressurizing roll 620 comes into action when the mandrel is in the 58 ° position and thus the presser can come into contact with the winding up to the symmetrical position of the 58 ° position relative to the axis horizontal, then during 64 °, after which it emerges to start in the same way the next half turn.
- the jaws 612, 614 During winding the jaws 612, 614 remain in the pinched position until the end of the element. In this position, the set of two jaws 612, 614 constitute the section in fusion with the extended axis.
- the figure 47A illustrates the position of the pressure roller 620 on the mandrel 610 at the end of the last complete winding revolution, before the pressure roller 620 moves away from the winding.
- the last trick illustrated on figures 47 preferably begins with a first step which corresponds to a stop maintained in position of the mandrel 610 and nip rollers 532, 534, stretched strip.
- the pressure roller 620 is placed in a 58 ° down position in contact with the winding as shown in FIG. figure 47B .
- the retractable roller 580 is lowered by activation of the jack 586, as seen in the comparative examination of the Figures 47B, 47C and 47D .
- the retractable roller 580 blocks the wound sheet on the mandrel 610.
- the heat sealing bar 562 is activated to blow hot air to raise the temperature of the end end of the winding to allow subsequent bonding.
- the blowing of hot air is operated for a predetermined time.
- the cutting blade 552 is moved by the jack 556 to cut the end of the winding as seen on the figure 47F .
- the blade 552 is then retracted.
- the rotation of the mandrel is continued for one complete revolution so that the satellite roll 620 continues its crushing work on the last turn wound until docking at a reference angle 356 °.
- the mandrel is then in the position shown on the figure 49 .
- a succession of cycles of opening / closing of the jaws 612, 614 is carried out to take off the first turn of the winding with respect to the outer surface of the mandrel, in order to facilitate the subsequent extraction of the winding.
- This last step is schematized on the figure 50 .
- the relative displacement of the two jaws 612, 614 during these alternating cycles of opening / closing is operated by axial displacement of the two half-shafts 670, 680, thanks to the control of the cylinders 834, 854.
- the displacement of the half shafts 670, 680 towards the mandrel 610 causes the rotation of the pinions 658, 659 and jaw holders 652, 654, and thus the jaws 612, 614 themselves.
- the axial sliding of the half-shafts 670, 680 is carried out according to four particular additional positions of work respectively corresponding to the positions illustrated in FIGS. figures 51 , 52 and 53 with the indices B, C, D and E respectively.
- Each of these four additional positions is independently adjustable thanks to the four cylinders previously described 810, 834, 844 and 854.
- the pneumatic energy makes it possible to control the thrust force of the jacks and thus to protect the mechanics involved in the kinematics of the jaws.
- the position illustrated on the Figures 51C , 52C and 53C is obtained by activation of the cylinder 834, having for example an axial stroke of 4.5mm to cause an angular movement of the jaws and jaw holder controlled, for example each 4.5 °.
- the final position of the chuck 610 is preferably that illustrated on the Figures 51C , 52C and 53C , Waiting situation extraction of the wound element, thanks to the robot 700.
- the mandrel operates an angular correction to compensate for the angular offset caused by the opening of the jaws.
- the robot 700 is adapted to take the wound element in a horizontal position, which requires that the tips of the spindles constituting the mandrel are located in this horizontal position.
- the mandrel After extraction of the element, the mandrel is of course prepared and moved to its full asymmetrical opening position of the jaws for the introduction of the beginning of the band of the new element to be wound.
- This preparation sequence is operated by passing successively through the positions illustrated on the Figures 51D , 52D , 53D then 51E, 52E, 53E.
- the relative movement of the aforementioned means can be controlled by any appropriate means.
- a sensor 632 carried by the carriage 630 facing the path of movement of a sensing element 663 carried by the mandrel body 660 to control the rotational movement of the mandrel body 660 relative to the drawer 630.
- the means ensuring the relative displacement control jaws 612, 614 through an opening in the vertical wall of the frame delimiting the two aforementioned compartments, to allow translation displacement with the carriage 630.
- the device according to the invention may also comprise de-coating means comprising means for applying an air jet, preferably cold, to the region of divergence between the film and the assembly from which it is deflected.
- hot air furnaces may be replaced by heated rollers.
- the mandrel 610 can itself be the subject of many variants.
- FIG. 54 an alternative embodiment in which the mandrel is formed of a single piece.
- This piece 610 has a spindle cross section similar to that defined by the combination of the two jaws 612, 614 previously described.
- the examination of the figure 54 the presence, in the aforementioned part, a rectilinear slot 619 for receiving the end of the strip to be wound.
- this slot 619 extends over only a portion of the length of the mandrel 610, parallel to the tapered edges thereof and substantially midway between these ridges.
- Any suitable means may be associated with such a mandrel to successively open the slot 619 to allow the engagement of a strip end, then allow the closing of the slot to allow the winding and / or "aerate" the winding .
- bringing the two parts of the mandrel located on either side of the slot 619, to ventilate the wound element and allow its extraction can be operated by the robot 700 itself.
- the mandrel is formed of several parts capable of relative displacement parallel to the axis of rotation 611 and forming in combination, in the working position illustrated on the figure 55a , an envelope identical to the aforementioned mandrel having a cross-section in the form of a spindle.
- the mandrel is thus formed of three pieces: a central piece 1610 framed by two side pieces 1612, 1614.
- the mandrel could be formed of only two such pieces.
- each of the parts 1610, 1612, 1614 has a "radial" dimension, viewed transversely to the axis of rotation 611, which is progressive when moving along its length, parallel to this axis. More precisely, the radial dimension of the central part 1610 moves in the opposite direction to that of the lateral parts 1612 and 1614.
- the mandrel shown on the Figures 55A and 55B has another feature: at least one of the elements, for example the central element 1610, has a cavity which opens on its external surfaces via a grid of orifices 1613.
- a vacuum means By connecting the internal cavity of the piece 1610 to a vacuum means, can be pressed the end of the strip to wind on the mandrel 610 by suction.
- FIG. 56 another variant embodiment according to which the mandrel is also formed by the combination of several parts, for example a central part 1610 and two lateral parts 1612, 1614 capable of relative displacement according to at least one component parallel to the axis of rotation 610 More precisely according to the embodiment shown on the figures 56 , the side parts 1612, 1614 are articulated on a common support 1615 and the central part 1610, movable relative to this common support, parallel to the axis of rotation 611, plays by wedge effect to change the spacing between them this.
- a central part 1610 and two lateral parts 1612, 1614 capable of relative displacement according to at least one component parallel to the axis of rotation 610
- the side parts 1612, 1614 are articulated on a common support 1615 and the central part 1610, movable relative to this common support, parallel to the axis of rotation 611, plays by wedge effect to change the spacing between them this.
- the invention is not limited to the precise spindle shape of the mandrel illustrated on the figure 2 .
- a mandrel formed by combining two jaws 612, 614 defining in combination a mandrel of generally rectangular cross section with rounded edges.
- the various chuck variants previously described comprise parts that define a continuous winding surface.
- the mandrel in the form of two separate parts 1612 and 1614 embodying the edges 615, 616, the central portion of the mandrel remaining recessed as shown in FIG. figure 59 .
- these parts 1612, 1614 are controlled on a radial displacement control relative to the axis of rotation 611 to facilitate the release of the wound element by reducing the major axis of the mandrel.
Description
La présente invention concerne le domaine des ensembles de stockage d'énergie électrique.The present invention relates to the field of electrical energy storage assemblies.
Plus précisément encore, la présente invention concerne en particulier les ensembles électrochimiques multi-couches à base de matériaux polymères comprenant un électrolyte encadré par deux électrodes formant respectivement cathode et anode.More specifically, the present invention relates in particular to multi-layer electrochemical assemblies based on polymeric materials comprising an electrolyte flanked by two electrodes respectively forming cathode and anode.
L'invention s'applique notamment, mais non exclusivement, aux dispositifs comprenant une anode à base de lithium.The invention applies in particular, but not exclusively, to devices comprising a lithium-based anode.
La présente invention s'applique à la réalisation de condensateurs, super-condensateurs et générateurs ou batteries.The present invention applies to the realization of capacitors, super-capacitors and generators or batteries.
Des exemples de tels ensembles électrochimiques pourront être trouvés dans les documents
La présente invention a pour objet un dispositif permettant la réalisation, en automatique et en continu, de tels ensembles de stockage d'énergie électrique, sous la forme de galettes généralement planes, afin de permettre un empilement aisé et un raccordement sous forme série/parallèle, de plusieurs de tels ensembles.The present invention relates to a device for the realization, automatically and continuously, such electrical energy storage assemblies, in the form of generally flat slabs, to allow easy stacking and connection in serial / parallel form , of several such sets.
Les inventeurs ont constaté qu'il est particulièrement avantageux de réaliser de tels ensembles de stockage d'énergie électrique sous forme d'un enroulement multi-couches généralement plan dès l'origine, afin d'éviter la réalisation de plis ou défauts équivalents dans la structure desdits ensembles.The inventors have found that it is particularly advantageous to make such electrical energy storage assemblies in the form of a generally planar multi-layer winding from the beginning, in order to avoid the occurrence of folds or equivalent defects in the structure of said sets.
En effet, les inventeurs ont constaté que la réalisation de tels ensembles sous forme d'un enroulement circulaire de révolution, ultérieurement aplani, conduit fréquemment à des défauts tels que plis ou bosses dans les différentes couches, et un mauvais interface entre celles-ci, le cas échéant un décollement local entre les différentes couches entraînant un affaiblissement de la capacité de stockage, en raison des contraintes générées dans les spires qui ont un développé différent d'une spire à l'autre.Indeed, the inventors have found that the realization of such sets in the form of a circular winding revolution, subsequently flattened, frequently leads to defects such as folds or bumps in the different layers, and a bad interface between them, where appropriate a local detachment between the different layers resulting in a weakening of the storage capacity, in because of the stresses generated in the turns which have a developed different from one turn to the other.
Les inventeurs ont également constaté que ces problèmes, liés à l'état de la technique, peuvent accélérer le vieillissement des éléments, en diminuant le nombre de cycles charges/décharges tolérés par les éléments, dans le cas de batteries, voire aller jusqu'à l'autodécharge des éléments.The inventors have also found that these problems, related to the state of the art, can accelerate the aging of the elements, by reducing the number of charge / discharge cycles tolerated by the elements, in the case of batteries, or even up to self-discharge of the elements.
Plus précisément encore, dans ce contexte, la présente invention a pour but de proposer un dispositif de fabrication d'ensembles multi-couches à fonction de stockage d'énergie électrique présentant des qualités supérieures à l'art antérieur.More precisely, in this context, the purpose of the present invention is to propose a device for manufacturing multi-layer assemblies with an electrical energy storage function having qualities superior to the prior art.
Ce but est atteint dans le cadre de la présente invention grâce à un dispositif de réalisation d'ensembles de stockage d'énergie électrique comprenant un mandrin adapté pour enrouler des films superposés sous forme d'un ensemble multi-couches, caractérisé par le fait que la section droite du mandrin a une section générale en fuseau et qu'il comprend des moyens aptes à modifier sur commande la section droite du mandrin, la modification de section du mandrin comprenant une réduction de la longueur du grand axe du mandrin.This object is achieved in the context of the present invention by means of a device for producing electrical energy storage assemblies comprising a mandrel adapted to wind up superposed films in the form of a multi-layer assembly, characterized in that the cross-section of the mandrel has a general spindle cross-section and comprises means capable of modifying the straight section of the mandrel on command, the section modification of the mandrel comprising a reduction in the length of the long axis of the mandrel.
Comme on l'exposera par la suite, la modification de section du mandrin peut notamment être utilisée pour pincer une extrémité des films à enrouler, à l'origine de l'enroulement et/ou pour provoquer un desserrage général de l'enroulement par rapport au mandrin, c'est à dire créer un certain jeu entre l'enroulement et la surface externe du mandrin, afin de faciliter l'extraction de l'enroulement.As will be explained hereinafter, the section modification of the mandrel can in particular be used to pinch one end of the films to be wound, the origin of the winding and / or to cause a general loosening of the winding relative to to the mandrel, ie to create a certain clearance between the winding and the outer surface of the mandrel, in order to facilitate the extraction of the winding.
La présente invention concerne également un procédé de réalisation d'ensembles de stockage d'énergie électrique par enroulement de films superposés, sur un mandrin, sous forme d'un ensemble multi-couches, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins une étape consistant à modifier sur commande la section droite du mandrin, présentant une section générale en fuseau, par réduction de la longueur du grand axe du mandrin.The present invention also relates to a method for producing electrical energy storage assemblies by winding superposed films, on a mandrel, in the form of a multi-layer assembly, characterized in that it comprises at least one step of modifying on command the cross section of the mandrel, having a general spindle section, by reducing the length of the major axis of the mandrel.
D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre et en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels :
- la
figure 1 représente une vue générale schématique des moyens principaux composant le dispositif conforme à la présente invention, - la
figure 2 représente une vue en bout partielle à échelle agrandie d'un mandrin d'enroulement conforme à un mode de réalisation préférentiel de la présente invention, - la
figure 3 représente une vue schématique des moyens d'enroulement conformes à la présente invention, composés de la combinaison d'un tel mandrin d'enroulement et d'un rouleau presseur associé, - les
figures 4, 5 et 6 représentent des vues similaires des moyens d'enroulement dans trois positions successives de leur cinématique, - la
figure 7 représente une vue partielle de moyens conformes à la présente invention situés en amont d'un ensemble de complexage, - la
figure 8 représente une vue partielle similaire de moyens conformes à la présente invention situés en aval de cet ensemble de complexage et en amont d'un module d'enroulement, - les
figures 9 à 16 , qui seront décrites plus en détail par la suite, illustrent schématiquement, en coupe transversale, les structures multi-couches mises en oeuvre à différents stades de l'alimentation du dispositif conforme à la présente invention, - les
figures 17 à 20 , qui seront également décrites plus en détail par la suite, représentent des vues en coupe transversale des trois structures multi-couches de base utilisées dans le cadre de l'invention et de la structure multi-couche résultante, avant pelliculage, destinée à l'alimentation du mandrin, lesfigures 17 à 20 illustrant plus précisément le positionnement relatif des bords latéraux longitudinaux des différentes couches impliquées, - la
figure 21 représente schématiquement un enroulement conforme à la présente invention (lafigure 21 représente un nombre de spires inférieur à la réalité pour simplifier l'illustration), - la
figure 22 représente schématiquement des moyens d'entraînement d'un mandrin d'enroulement et d'un rouleau presseur associé, conformes à la présente invention, - la
figure 23 représente schématiquement des moyens de coupe localisée d'un collecteur de courant, - la
figure 24 représente schématiquement le collecteur de courant résultant comportant des coupes localisées, - la
figure 25 représente schématiquement un enroulement comportant de telles coupes, - la
figure 26 représente schématiquement le déploiement d'un collecteur de courant obtenu grâce à de telles coupes, - la
figure 27 représente les courbes d'évolution de vitesse du mandrin d'enroulement conforme à la présente invention et d'un rouleau presseur associé, à l'origine de l'enroulement, pour une rotation complète sur 360°, en fonction de leur position angulaire, - la
figure 28 représente des courbes similaires de variation de vitesse du mandrin et du rouleau presseur à la fin d'un enroulement, en fonction de leur position angulaire, - la
figure 29 représente la variation du rayon d'enroulement en fonction de l'angle du mandrin ainsi qu'une courbe de variation d'un facteur de correction en fonction de cet angle, - la
figure 30 représente un tableau qui illustre les données utilisées pour piloter l'évolution de la vitesse de rotation du mandrin d'enroulement, - la
figure 31 représente une vue schématique du bord tranchant d'une lame de coupe conforme à un mode de réalisation préférentiel de la présente invention, - la
figure 32 représente schématiquement un mode de réalisation préférentiel d'un dépelliculeur conforme à la présente invention, - la
figure 33 représente un synoptique général du dispositif conforme à la présente invention. - la
figure 34 représente une vue en coupe horizontale, selon le plan de coupe référencé XXXIV-XXXIV sur lafigure 8 , de moyens de commande de mors du mandrin, - la
figure 35 représente, en position juxtaposée deux demi-axes de commande de déplacement relatif des mors du mandrin, - la
figure 36 représente une vue en coupe transversale d'un tronçon de l'un de ces deux demi-axes, selon un plan de coupe référencé XXXVI-XXXVI sur lafigure 38 , - la
figure 37 représente une vue axiale en bout des deux demi-axes précités, - les
figures 38 et 39 représentent des vues respectives latérales des deux demi-axes, - la
figure 40 représente une vue en plan, selon une vue orthogonale auxfigures 38 et 39 , d'un tel demi-axe, - la
figure 41 représente une vue latérale des moyens mécaniques de commande des demi-axes assurant l'orientation relative des deux mors du mandrin, - la
figure 42 représente une vue selon l'orientation référencée XXXXII sur lafigure 41 des mêmes moyens, - la
figure 43 représente une vue partielle des mêmes moyens, notamment des vérins de commande, selon l'orientation référencée XXXXIII sur lafigure 41 , - les
figures 44A à 44F représentent six positions successives des mors du mandrin au cours d'une séquence de fermeture du mandrin, - la
figure 45 représente les mors du mandrin en position initiale pour la rotation du mandrin en vue d'un enroulement, - les
figures 46A à 46H représentent huit positions successives des mors du mandrin au cours de cette rotation, - les
figures 47A à 47F représentent six positions successives du mandrin et d'un rouleau presseur additionnel escamotable au cours de la séquence du dernier tour d'enroulement, - la
figure 48 schématise la phase d'escamotage de ce rouleau presseur additionnel, - la
figure 49 schématise la phase d'arrêt de rotation du mandrin et d'ouverture des mors, - la
figure 50 schématise la phase d'extraction de l'élément enroulé, - les
figures 51A à 51E schématisent cinq positions successives et relatives des portes mors du mandrin, - les
figures 52A à 52E représentent respectivement les cinq positions des mors du mandrin correspondant respectivement auxfigures 51A à 51E , - les
figures 53A à 53E représentent les cinq positions de moyens de commande mécanique correspondant respectivement aux cinqfigures 51A à 51E , - la
figure 54 représente une variante de réalisation du mandrin, - les
figures 55A et 55B représentent deux vues d'une autre variante de réalisation du mandrin, respectivement dans une position de préhension de bande par aspiration d'air et d'extraction d'élément, - les
figures 56A, 56B et 56C représentent trois vues d'une autre variante de réalisation de mandrin, respectivement en position d'enroulement, en position d'extraction, et en vue axiale, - la
figure 57 représente une vue schématique en bout d'un mandrin conforme à une autre variante de réalisation, - la
figure 58 représente une vue en bout d'un mandrin conforme à une autre variante de réalisation selon l'invention, et - la
figure 59 représente une vue schématique en bout d'un mandrin conforme à une autre variante de réalisation de l'invention.
- the
figure 1 represents a schematic overview of the main means constituting the device according to the present invention, - the
figure 2 represents an enlarged partial end view of a winding mandrel according to a preferred embodiment of the present invention, - the
figure 3 is a schematic view of the winding means according to the present invention, composed of the combination of such a winding mandrel and an associated pressure roller, - the
Figures 4, 5 and 6 represent similar views of the winding means in three successive positions of their kinematics, - the
figure 7 represents a partial view of means according to the present invention situated upstream of a complexing assembly, - the
figure 8 represents a similar partial view of means according to the present invention located downstream of this complexing assembly and upstream of a winding module, - the
Figures 9 to 16 , which will be described in more detail below, schematically illustrate, in cross-section, the multi-layer structures implemented at different stages of the supply of the device according to the present invention, - the
Figures 17 to 20 , which will also be described in more detail below, represent cross-sectional views of the three basic multilayer structures used in the context of the invention and the resulting multi-layer structure, prior to film coating, intended for the feeding of the mandrel,Figures 17 to 20 illustrating more precisely the relative positioning of the longitudinal lateral edges of the various layers involved, - the
figure 21 schematically represents a winding according to the present invention (thefigure 21 represents a number of turns less than reality to simplify the illustration), - the
figure 22 schematically shows drive means of a winding mandrel and an associated pressure roller, according to the present invention, - the
figure 23 schematically represents localized cutting means of a current collector, - the
figure 24 schematically represents the resulting current collector including localized sections, - the
figure 25 schematically represents a winding comprising such sections, - the
figure 26 schematically represents the deployment of a current collector obtained by means of such sections, - the
figure 27 represents the speed evolution curves of the winding mandrel according to the present invention and of an associated pressure roller, at the origin of the winding, for a complete 360 ° rotation, as a function of their angular position, - the
figure 28 represents similar curves of speed variation of the mandrel and the pressure roller at the end of a winding, as a function of their angular position, - the
figure 29 represents the variation of the winding radius as a function of the mandrel angle as well as a curve of variation of a correction factor as a function of this angle, - the
figure 30 represents a table which illustrates the data used to control the change in the speed of rotation of the winding mandrel, - the
figure 31 is a schematic view of the cutting edge of a cutting blade according to a preferred embodiment of the present invention, - the
figure 32 schematically represents a preferred embodiment of a depelliculator according to the present invention, - the
figure 33 represents a general block diagram of the device according to the present invention. - the
figure 34 represents a horizontal sectional view, according to the section plane referenced XXXIV-XXXIV on thefigure 8 , jaw control means of the mandrel, - the
figure 35 represents, in juxtaposed position, two half-axes for controlling relative movement of the jaws of the mandrel, - the
figure 36 represents a cross-sectional view of a section of one of these two half-axes, according to a sectional plane referenced XXXVI-XXXVI on thefigure 38 , - the
figure 37 represents an end axial view of the two aforementioned half-axes, - the
Figures 38 and 39 represent respective lateral views of the two half-axes, - the
figure 40 represents a plan view, according to a view orthogonal toFigures 38 and 39 , of such a half-axis, - the
figure 41 represents a side view of the mechanical control means of the half-axes ensuring the relative orientation of the two jaws of the mandrel, - the
figure 42 represents a view according to the orientation referenced XXXXII on thefigure 41 the same means, - the
figure 43 represents a partial view of the same means, in particular control cylinders, according to the orientation referenced XXXXIII on thefigure 41 , - the
Figures 44A to 44F represent six successive positions of the chuck jaws during a chuck closing sequence, - the
figure 45 represents the jaws of the mandrel in initial position for the rotation of the mandrel for winding, - the
Figures 46A to 46H represent eight successive positions of the jaws of the mandrel during this rotation, - the
Figures 47A to 47F represent six successive positions of the mandrel and an additional retractable pressure roller during the sequence of the last winding turn, - the
figure 48 schematizes the retraction phase of this additional pressure roller, - the
figure 49 schematizes the stop phase of rotation of the mandrel and opening of the jaws, - the
figure 50 schematizes the extraction phase of the wound element, - the
FIGS. 51A to 51E schematize five successive and relative positions of the chuck jaws, - the
Figures 52A to 52E respectively represent the five positions of the jaws of the mandrel corresponding respectively to theFIGS. 51A to 51E , - the
Figures 53A to 53E represent the five positions of mechanical control means respectively corresponding to the fiveFIGS. 51A to 51E , - the
figure 54 represents an embodiment variant of the mandrel, - the
Figures 55A and 55B represent two views of another embodiment of the mandrel, respectively in a strip gripping position by air suction and element extraction, - the
Figures 56A, 56B and 56C represent three views of another embodiment of mandrel, respectively in the winding position, in the extraction position, and in axial view, - the
figure 57 represents a schematic end view of a mandrel according to another embodiment variant, - the
figure 58 represents an end view of a mandrel according to another embodiment of the invention, and - the
figure 59 is a schematic end view of a mandrel according to another embodiment of the invention.
Dans la suite de la description on utilisera les termes « amont » et « aval » en référence au sens de déplacement des complexes dans le dispositif, le terme « amont » qualifiant les éléments situés avant une référence donnée, tandis que le terme « aval » qualifie les éléments situés après celle-ci.In the remainder of the description, the terms "upstream" and "downstream" will be used with reference to the direction of movement of the complexes in the device, the term "upstream" qualifying the elements situated before a given reference, while the term "downstream" qualifies the elements located after this one.
Le dispositif de réalisation d'ensembles de stockage d'énergie électrique conforme à la présente invention comprend essentiellement, comme illustré sur la
- des moyens A d'alimentation en structures multi-couches, et
- des moyens E d'enroulement de ces structures.
- means A for supplying multi-layer structures, and
- E means of winding these structures.
Les moyens d'alimentation A ont pour fonction d'acheminer plusieurs ensembles mono-couches ou multi-couches 90, 92, 94, initialement séparés et de complexer, c'est-à-dire de superposer et de lier, ceux-ci. Les moyens d'alimentation A ont également pour fonction d'assurer un positionnement relatif précis des bords longitudinaux des différentes couches impliquées dans le complexe final 96.The supply means A have the function of conveying several single-layer or
Les différents éléments mono-couches ou multi-couches et les complexes résultant mis en oeuvre dans le cadre de la présente invention, sont déplacés parallèlement à un bâti 900 dont la fonction sera définie plus en détail par la suite.The various single-layer or multi-layer elements and the resulting complexes implemented in the context of the present invention are moved parallel to a
Le mode de réalisation particulier du dispositif illustré sur la
Cependant, l'invention n'est pas limitée à cet exemple particulier.However, the invention is not limited to this particular example.
Dans ce contexte, les moyens d'alimentation A comprennent trois magasins d'alimentation séparés 100, 200 et 300.In this context, the supply means A comprises three
Le moyen d'alimentation 100 est destiné à l'alimentation d'un complexe 90 quatre couches comprenant la cathode 60 et la couche d'électrolyte 50 précitées placées en sandwich entre deux pellicules externes de protection 80, 81 (voir
Le moyen d'alimentation 200 est destiné à l'alimentation de la feuille d'anode 40 (voir
Le moyen d'alimentation 300 est destiné à l'alimentation d'un complexe 92 cinq couches comprenant : l'électrolyte 30, la cathode 20 et le collecteur 10 pris en sandwich entre deux pellicules externes de protection 82, 83 (voir
De préférence, chacun de ces moyens d'alimentation 100, 200, 300 comprend une bobine du complexe souhaité, 90, 40 ou 92, préalablement réalisée par tout moyen approprié, placée à rotation sur le bâti commun 900 autour d'axes de rotation respectifs 102, 202, 302.Preferably, each of these supply means 100, 200, 300 comprises a coil of the desired complex, 90, 40 or 92, previously made by any appropriate means, rotatably placed on the
Bien entendu, les bobines formant les magasins d'alimentation 100, 200 et 300 sont montées de manière amovible sur le bâti 900 pour pouvoir être remplacées après épuisement.Of course, the coils forming the
Le complexage des trois ensembles 90, 40 et 92 issus respectivement des trois moyens d'alimentation 100, 200 et 300, c'est-à-dire l'empilage de ces ensembles, est réalisé dans un module de complexage C interposé entre la sortie des moyens d'alimentation 100, 200, 300, et les moyens d'enroulement E.The complexing of the three
Sur la
Le complexe quatre couches 90 issu de la bobine 104 est guidé vers le module de complexage C par des rouleaux 110, 112, 114.The four-
En aval de la sortie de bobine 104, le module 100 comprend un ensemble de dépelliculage 120 conçu pour retirer la pellicule 81 située côté face à complexer, sur l'électrolyte 50. Cet ensemble de dépelliculage 120 est positionné entre les rouleaux de renvoi 112 et 114.Downstream of the
La structure de complexe trois couches 50, 60, 80 obtenue en sortie de l'ensemble de dépelliculage 120 est illustrée sur la
Par ailleurs, le moyen d'alimentation 100 comprend entre l'ensemble de dépelliculage 120 et le module de complexage C un module de chauffage 130. La structure et la fonction de celui-ci seront décrites plus en détail par la suite.Furthermore, the feed means 100 comprises between the
De manière similaire, le complexe cinq couches 92 issu de la bobine 304 est guidé vers le module de complexage C par des rouleaux 310, 312, 314.Similarly, the five-
En aval de la sortie de bobine 304, le module 300 comprend un ensemble de dépelliculage 320 conçu pour retirer la pellicule 82 située côté face à complexer, sur l'électrolyte 30. Cet ensemble de dépelliculage 320 est positionné entre les rouleaux de renvoi 312 et 314.Downstream of the
La structure de complexe quatre couches 83, 10, 20, 30 obtenue en sortie de l'ensemble de dépelliculage 320 est illustrée sur la
Par ailleurs, le moyen d'alimentation 300 comprend entre l'ensemble de dépelliculage 320 et le module de complexage C un module de chauffage 330. La structure et la fonction de celui-ci seront décrites plus en détail par la suite.Furthermore, the supply means 300 comprises between the
L'ensemble d'alimentation 200 destiné à l'alimentation d'un film d'anode, de préférence à base de lithium, comprend deux rouleaux d'alimentation 240, 250, de pellicules respectives 84, 85.The
Les pellicules 84, 85 et le film d'anode 40 sont guidés par des rouleaux 210, 212, vers un ensemble d'application primaire 260. Cet ensemble 260 a pour fonction de réunir sous forme d'un élément comprenant la couche d'anode 40 prise en sandwich entre les deux pellicules 84, 85, ces films initialement distincts provenant des bobines d'alimentation respectives 204, 240 et 250.The
L'élément comprenant les deux pellicules 84 et 85 encadrant l'anode 40, est illustré sur la
L'ensemble d'application 260 est formé de préférence de deux rouleaux pinceurs 262, 264 montés à rotation autour d'axes respectifs parallèles, recevant entre eux à défilement les trois films précités 84, 40, 85. De préférence, l'un 262 des rouleaux a son axe de rotation fixe dans l'espace, tandis que le second rouleau 264 placé en regard, qui sert de rouleau presseur, est sollicité à déplacement contre le rouleau 262 premier cité, sous un effort contrôlé, par exemple à l'aide de moyens élastiques, tels qu'une lame élastique 263.The
Par ailleurs l'un au moins des deux rouleaux 262, 264 est motorisé. Il est contrôlé pour alternativement, entraîner par traction l'élément 84, 40, 85 , et freiner cet élément, en synchronisation avec le process aval. A ce titre les rouleaux 262, 264 sont asservis en esclave sur les moyens du processus aval.Moreover, at least one of the two
Le cas échéant l'un au moins des rouleaux 262, 264 est monté sur un équipage escamotable, par exemple piloté par un vérin, pour permettre de séparer les deux rouleaux 262, 264 et faciliter ainsi la mise en place initiale de l'élément 84, 40, 85 entre ceux-ci.Where appropriate at least one of the
En aval de l'ensemble d'application 260, le moyen d'alimentation 200 comprend un module 270 de sectionnement transversal de la couche d'anode 40.Downstream of the
A cette fin, le module de sectionnement 270 comprend un système de marteau 272 et d'enclume 274 disposés respectivement de part et d'autre du chemin de déplacement de l'élément 84, 40, 85. Le marteau 272 opère par frappe linéaire transversale au travers des pellicules de protection 84, 85.To this end, the
L'un au moins du marteau 272 ou de l'enclume 274, de préférence le marteau 272, comprend une arête contondante.At least one of the
Le marteau 272 est sollicité séquentiellement à la frappe contre l'enclume 274 pour délimiter dans le film initial 40 d'anode, une longueur avale correspondant à l'enroulement recherché. On notera que le marteau 272 opère sur l'élément comprenant l'anode 40 prise en sandwich entre les deux pellicules 84, 85. Cependant, les pellicules 84, 85 sont formées d'un matériau apte à résister à la frappe du marteau 272 pour éviter toute rupture des pellicules 84, 85.The
Les deux pellicules 84, 85 sont retirées de l'élément précité illustré sur la
Le tronçon de l'anode 40 situé en avant de la ligne de rupture définie par le module 270 est entraîné par les moyens d'entraînement situés en aval, ce tronçon d'anode 40 étant lui-même pris en sandwich entre les deux ensembles 50, 60, 80, d'une part, et 83, 10, 20, 30, d'autre part, dans le module de complexage C.The section of the
Le tronçon du film d'anode 40 situé en amont de la ligne de rupture est quant à lui entraîné par les pellicules 84, 85, puisque celles-ci, comme indiqué précédemment, ne sont pas sectionnées dans le module 270.The section of the
On notera sur ce point que l'ensemble des pellicules 80, 81, 82, 83, 84 et 85, a non seulement pour fonction d'éviter une pollution des faces externes de complexe par l'environnement extérieur et d'empêcher le collage des complexes sur les différents rouleaux impliqués, mais de plus participe à l'entraînement de leur complexe associé.It should be noted on this point that the set of
Les pellicules 80, 81, 82, 83, 84 et 85 sont avantageusement à base de PP (polypropylène), PE (polyéthylène), PET (polyéthylène téréphtalate) ou analogue.The
Lorsque celles-ci sont retirées, elles le sont le plus loin possible sur leur trajectoire, de sorte que le film associé ne passe jamais nu sur un rouleau de son parcours, afin d'éviter la pollution à la fois du film et du rouleau.When they are removed, they are removed as far as possible in their path, so that the associated film never goes naked on a roller of its path, to avoid pollution of both the film and the roller.
On notera par ailleurs que les deux dérouleurs de pellicule 240, 250 associés au dérouleur d'anode 204 sont sensiblement adjacents et que la pellicule 84 issue du dérouleur 240 entoure le rouleau d'anode 204 sur un arc d'enroulement (« embarrage » selon l'expression consacrée) important (typiquement supérieur à 90° et préférentiellement au moins égal à 270°) pour à la fois assurer une bonne protection de ce film fragile et garantir un entraînement mécanique adéquat. Cet arc d'enroulement de l'anode 204 par la pellicule 84 est référencé β sur la
La commande séquentielle d'une part, de l'entraînement des pellicules 84 et 85, et par conséquent du tronçon d'anode 40 situé en amont de la ligne de rupture, et d'autre part, de l'entraînement des pellicules 80 et 83 et par conséquent du tronçon d'anode situé en aval de cette ligne de rupture, est de préférence adaptée pour définir un intervalle, par exemple de l'ordre de 20mm entre les deux tronçons précités, après rupture. Plus précisément la frappe de l'outil 272 est synchronisée avec l'arrêt en frein des rouleaux pinceurs 262, 264 de façon à créer une interruption de défilement du lithium 40 pendant que le complexage continue en aval à la même vitesse.The sequential control on the one hand, the driving of the
On évite ainsi, grâce à la pré-rupture de la couche d'anode 40, d'avoir à couper en aval, simultanément, toutes les couches composant le complexe final, ce qui risquerait de pincer toutes les couches entre elles et pourrait entraîner des courts-circuits entre l'anode 40, les cathodes 20, 60 et le collecteur 10.This prevents, thanks to the pre-breaking of the
Pour éviter de détériorer l'interface adjacente aux pellicules, notamment par arrachement, lors du retrait de celles-ci, de préférence le dépelliculage, au niveau des postes 120, 220, 225 et 320 précités, est réalisé à l'aide d'un système racleur 230 schématisé sur la
De préférence, le dispositif comprend également des moyens de réglage de l'effort de traction exercé sur la pellicule de protection lorsque celle-ci est déviée sur l'arête émoussée 232 du racleur 230.Preferably, the device also comprises means for adjusting the tensile force exerted on the protective film when it is deflected on the
Sur la
Les moyens de chauffage 130 et 330 ont pour fonction de porter à température contrôlée la surface externe d'interface des électrolytes 50 et 30 avant que ceux-ci ne soient portés au contact de la couche d'anode 40 dans l'ensemble de complexage C, pour permettre par la suite une bonne adhérence entre les couches d'électrolyte 50 et 30 et l'anode 40. De préférence, ces moyens de chauffage 130 et 330 sont formés de fours à montée en température rapide et à descente en température rapide, aptes à opérer un balayage d'air chaud, par une circulation forcée en boucle et régulée d'air chaud, sur les interfaces précitées. Typiquement, les moyens de chauffage 130 et 330 sont conçus pour diffuser de l'air comprimé thermostaté, à la précision du °C, par exemple à 60°C, sur les interfaces d'électrolytes 50 et 30.The heating means 130 and 330 have the function of bringing to controlled temperature the external interface surface of the
Plus précisément encore, l'ensemble du dispositif conforme à la présente invention comprenant des phases séquentielles d'interruption de déplacement des films d'alimentation en amont du module d'enroulement E, pour permettre la coupe du complexe, l'évacuation successive de chaque enroulement, et le réengagement d'un élément suivant, de préférence les fours 130 et 330 sont également pilotés de manière séquentielle. C'est-à-dire que la diffusion d'air chaud, dans les fours 130 et 330 est interrompue cycliquement lors de l'arrêt du défilement des complexes, afin d'éviter une montée en température néfaste de la portion des complexes située dans ces fours. Une surexposition à la chaleur de ces tronçons de films pourraient en effet altérer la qualité du complexe final.More precisely still, the assembly of the device according to the present invention comprising sequential phases of displacement interruption of the feed films upstream of the winding module E, to allow the cutting of the complex, the evacuation successive of each winding, and the reengagement of a next element, preferably the
Par ailleurs pour éviter une montée en température intempestive des tronçons de film stagnant dans les fours, pendant les phases d'arrêt, les moyens de chauffage 130, 330 peuvent comporter des moyens aptes à insuffler séquentiellement un jet d'air frais comprimé sur les films. Ces moyens sont adaptés typiquement pour ramener la température à l'intérieur des fours à une valeur de l'ordre de 40°C.Moreover, in order to avoid an unwanted rise in the temperature of stagnant film sections in the furnaces, during the stopping phases, the heating means 130, 330 may comprise means capable of sequentially blowing a jet of fresh compressed air onto the films . These means are typically adapted to reduce the temperature inside the furnaces to a value of the order of 40 ° C.
De préférence les fours 130, 330 sont formés d'un circuit en boucle. Sur les figures on a référencé 132, 332, les tronçons de ces fours dans lesquels circulent les films multicouches et 134, 334 des ventilateurs assurant séquentiellement la soufflerie d'air chaud et d'air froid. Pour assurer le chauffage, de préférence des éléments chauffants constitués de multifils nus électriquement conducteurs sont placés en regard de la sortie des ventilateurs 134, 334.Preferably
On a repéré sur la
Il est important de contrôler le positionnement relatif des bords latéraux longitudinaux des différents films 10, 20, 30, 40, 50 et 60 formant le complexe issu de l'ensemble C, afin d'éviter des contacts électriques parasites entre ces différentes couches.It is important to control the relative positioning of the longitudinal side edges of the
On a représenté sur la
On a représenté sur la
On a représenté sur la
Enfin, on a représenté sur la
On notera que les bords des électrolytes 50 et 30 sont superposés, l'anode 40 ayant un bord en retrait des électrolytes 50 et 30 sur le côté émergeant du collecteur 10, tandis que l'anode 40 dépasse des électrolytes 30, 50 sur le côté opposé.It should be noted that the edges of the
On a référencé XVII, XVIII, XIX et XX sur la
Le positionnement relatif des couches représenté sur les
Afin de définir le positionnement relatif (que l'on peut également qualifier « d'alignement relatif ») nécessaire entre les deux sous-ensembles représentés sur les
Les moyens de détection de positionnement des bords des complexes sont formés de préférence de moyens optiques, le cas échéant infra-rouge ou laser, ou de moyens ultrasons, disposés sur une fourche à deux éléments émetteur/récepteur disposés respectivement de part et d'autre du trajet de déplacement du multicouche.The means for detecting the positioning of the edges of the complexes are preferably formed by optical means, optionally infrared or laser, or ultrasonic means, arranged on a fork with two transmitter / receiver elements respectively arranged on either side the travel path of the multilayer.
Sur la
Les moyens de déplacement précités peuvent être formés de moyens à base de vérins pneumatiques ou tous moyens équivalents.The aforementioned displacement means may be formed of means based on pneumatic cylinders or any equivalent means.
De préférence, chacune des platines précitées porte un moyen d'amortissement apte à reposer contre le bâti commun précité 900 pour éviter toute vibration du dispositif. A titre d'exemple non limitatif, ces moyens d'amortissement peuvent être formés de ventouses.Preferably, each of the aforementioned plates carries a damping means adapted to rest against the aforementioned
Les axes de pivotement précités 101, 201 et 301 sont de préférence parallèles à la platine 900. Ils passent par le centre (axe de rotation 102, 202, 302) des dérouleurs 104, 204, 304 et par un plan médian de la largeur de la bobine placée sur le dérouleur. Ils sont par ailleurs parallèles aux tronçons de films multicouches respectifs associés, situés immédiatement en amont de l'ensemble de complexage C, imposés par les rouleaux 114, 262 et 314.The aforementioned pivot axes 101, 201 and 301 are preferably parallel to the
A cet égard on notera que le tronçon du film d'anode 40 situé en amont du module de complexage C, guidé par le rouleau 262, est situé sensiblement selon la bissectrice de l'angle formé par les tronçons des complexes 90 et 92 issus respectivement des dérouleurs104 et 304, en amont du module de complexage, tels que guidés par les rouleaux 114 et 314. Plus précisément encore, en amont du module de complexage, les complexes 90 et 92 font entre eux un angle de l'ordre de 150° et le film d'anode 40, situé selon leur bissectrice est sensiblement à 75° de chacun de ces deux complexes 90 et 92.In this respect, it will be noted that the section of the
De même de préférence, l'anode 40 est située, en amont du module de complexage C, sensiblement selon la bissectrice des tronçons des pellicules 84 et 85 situés en aval des dépelliculeurs 220 et 225, lesquels tronçons de pellicules 84 et 85 font entre eux un angle de l'ordre de 60°.Similarly, preferably, the
Les rouleaux de renvoi 110, 112, 114, 221, 222, 226, 310, 312 et 314 permettent de disposer les chargeurs 104, 204 et 304 dans des positions éloignées, et de rapprocher les tronçons de complexe impliqués, en amont du module de complexage C de sorte que l'angle complet formé entre ceux-ci, au niveau du module de complexage, soit inférieur à 180°.The
On notera que les moyens de positionnement relatif précités des complexes de base ont non seulement pour fonction de garantir une connectique électrique satisfaisante dans le produit final, et notamment une protection des cathodes par débordement de l'électrolyte, pour éviter les courts-circuits, mais également d'optimiser la surface active en fonctionnement, dans une largeur de complexe la plus faible possible.It will be noted that the aforementioned relative positioning means of the base complexes not only have the function of guaranteeing a satisfactory electrical connection in the final product, and in particular protection of the cathodes by overflow of the electrolyte, to avoid short circuits, but also to optimize the active surface in operation, in the smallest possible complex width.
Les rouleaux de réception des différents ensembles de dépelliculage 124, 224, 229, 324, 520 et 522 comprennent de préférence des enrouleurs motorisés.The receiving rollers of the
De même les dérouleurs 104, 204 et 304 sont de préférence motorisés et paramétrés pour maîtriser la force de traction, constante sur les films multicouches impliqués. Il est en effet important de maintenir constante la traction exercée sur les films pour avoir une reproductibilité dans la réalisation des éléments.Similarly, the
Les moteurs ainsi associés aux dérouleurs 104, 204 et 304 sont commandés alternativement en moteur, à l'origine d'un enroulement de complexe, puis en frein lorsque l'entraînement du complexe est pris en charge par des moyens aval.The motors thus associated with the
On notera en particulier que dans ce contexte, les moteurs des différents dérouleurs 104, 204, 304 et dépelliculeurs 124, 224, 229, 324, 520 et 522, sont contrôlés par une unité centrale programmée pour faire évoluer de manière adéquate les efforts moteurs et les efforts de freinage respectifs requis en prenant en compte l'évolution du diamètre de films déroulés et respectivement du diamètre de pellicule enroulée.It will be noted in particular that in this context, the motors of the
Ces diamètres peuvent être soit calculés par l'unité centrale, à partir de la longueur respective de complexe et de pellicule traitée, soit mesurée à l'aide de capteurs adéquats, par exemple à ultrasons, équipant respectivement chacun des dérouleurs et enrouleurs concernés 104, 204, 304, 124, 224, 229, 324, 520 et 522.These diameters can be either calculated by the central unit, from the respective length of complex and treated film, or measured using appropriate sensors, for example ultrasound, respectively equipping each of the unwinders and reels concerned 104, 204, 304, 124, 224, 229, 324, 520 and 522.
L'ensemble de complexage C comprend de préférence deux rouleaux pinceurs 400, 410, montés à rotation autour d'axes parallèles et entre lesquels est acheminé l'empilage formé des couches superposées : pellicule 80, cathode 60, électrolyte 50, anode 40, électrolyte 30, cathode 20, collecteur 10 et pellicule 83.The complexing unit C preferably comprises two
Les deux rouleaux pinceurs 400, 410 sont sollicités en rapprochement relatif sous un effort contrôlé. Ils exercent donc un effort de pression contrôlé sur les films acheminés entre ces rouleaux 400, 410. A cette fin, de préférence, l'axe de rotation du rouleau 400 est fixe tandis que l'axe de rotation du rouleau 410 est monté sur un équipage sollicité à déplacement vers le rouleau 400 précité sous un effort contrôlé, par exemple par un organe élastique telle qu'une lame 412. De préférence le rouleau 410 est également monté sur un équipage escamotable piloté par un moyen d'entraînement, par exemple un vérin, pour assurer sur commande le dégagement du rouleau 410 et faciliter la mise en place du complexe.The two
On retrouve ainsi en sortie de l'ensemble de complexage C l'empilement illustré sur les
Le cas échéant les rouleaux de complexage 400, 410 peuvent être chauffants. Leur diamètre est typiquement au moins égal à 20 mm.If appropriate, the
Le dispositif conforme à la présente invention comprend en outre entre le module de complexage C et le module d'enroulement E, un ensemble 500 à fonctions multiples et ayant notamment pour fonction 1) de contrôler le débit (longueur) de complexe, dans un module 510, 2) de réaliser des coupes longitudinales localisées dans le collecteur 10, au niveau d'un module 520, 3) d'assurer alternativement l'entraînement du complexe au début d'un enroulement puis le freinage de ce complexe lorsque celui-ci est placé en traction par le mandrin 610, au niveau d'un module 530, 4) de retirer les pellicules 80 et 83, dans un module 540, 5) de sectionner les couches 10 à 60 de l'empilement fonctionnel après défilement d'une longueur correspondant à l'enroulement souhaité, dans un module 550 et 6) de chauffer les faces externes de l'empilement résultant à la fin d'un enroulement, au niveau d'un module 560.The device according to the present invention further comprises, between the complexing module C and the winding module E, a
Le dispositif de détection 510 est destiné à piloter une correction des défauts de synchronisation pouvant résulter de microglissements du complexe sur les rouleaux 400, 410, afin d'assurer une vitesse constante d'alimentation de l'enrouleur E.The
A titre d'exemple non limitatif, un tel dispositif de détection 510 peut être formé d'un rouleau de synchronisation 512 monté sur un levier pivotant 514 et sollicité en appui contre le complexe en défilement par un vérin pneumatique ou tout moyen équivalent, et associé à un codeur absolu 516.By way of nonlimiting example, such a
Le complexe est plaqué contre le rouleau 512 par un rouleau 518 placé en amont sur le chemin de déplacement du complexe.The complex is pressed against the
Le module de coupe 520 est destiné à réaliser un refendage linéaire séquentiel, en sens longitudinal, sur le bord du collecteur 10. Sur les figures annexées les tronçons de coupe résultant sont référencés 521. Chaque tronçon 521 a une longueur L1 sensiblement égale, tout en étant légèrement inférieure, à une demie circonférence d'enroulement sur le mandrin 610. L'actionnement de ce dispositif 520 est piloté de sorte que les refendages 521 se retrouvent tous superposés sur une même face de l'élément final bobiné. En d'autres termes ces refendages 521 sont opérés avec un pas P1 identique à la longueur de chaque spire réalisée sur le mandrin 610. Dans la mesure où cette longueur est variable et croissante, en raison de l'épaisseur accumulée sur le mandrin 610, de préférence le pas des refendages 521 est également variable.The
Comme on l'a illustré schématiquement sur la
Le dispositif de refendage 520 est de préférence de type « coupe en l'air ». Il comprend une lame de refendage oscillante 524 adaptée pour venir sectionner localement et séquentiellement le collecteur 10, entre deux rouleaux 526 et 528 servant d'appui au complexe. Sur la
Le module d'entraînement 530 comprend de préférence deux rouleaux pinceurs 532, 534, entre lesquels chemine l'ensemble complexe illustré sur les
L'entraînement des rouleaux pinceurs 400, 410 est asservi sur celui des rouleaux pinceurs 532, 534 qui opèrent en maître, par rapport aux rouleaux esclaves 400, 410.The drive of the nip
L'un au moins des rouleaux 532, 534 est associé à un moyen de sollicitation tel que les rouleaux 532 et 534 exercent sur le complexe qu'ils encadrent, un effort de pincement contrôlé.At least one of the
Par ailleurs de préférence, l'un au moins des rouleaux 532, 534, par exemple le rouleau 534, est monté sur un équipage escamotable 535, par exemple piloté par un vérin 536, pour faciliter l'insertion du complexe entre les rouleaux 532 et 534.Furthermore, preferably at least one of the
Le retrait des pellicules 80 et 83 est opéré, dans le module 540, à l'aide de racleurs 541, 543 similaires aux racleurs 122 et 322 précités. Les pellicules 80 et 83 sont dirigées, après dépelliculage, grâce à des rouleaux 542, 544 sur des rouleaux d'accumulation 546, 548. Ceux-ci sont motorisés, comme indiqué précédemment.The removal of the
Le sectionnement transversal complet de l'empilement des 6 couches résultantes 10, 20, 30, 40, 50 et 60 du complexe est opéré, juste en aval des lames de dépelliculage 541, 543, dans le module 550, par tous moyens appropriés.The complete transverse sectioning of the stack of the resulting 6
De préférence ces moyens de coupe 550 comprennent une lame 552 comprenant un bord tranchant 554 formé d'un dièdre convexe à deux pentes symétriques (voir
Les déplacements de la lame de coupe 552 sont pilotés par un moyen 556 formé de préférence d'un vérin. Par ailleurs la lame de coupe 552 est de préférence placée sur un équipage escamotable piloté par un moyen de déplacement spécifique, par exemple un second vérin 558, pour permettre d'escamoter la lame de coupe sur demande, afin de faciliter la mise en place du complexe, ou toute autre intervention de maintenance requise.The movements of the
En variante ces moyens de coupe peuvent être formés d'un système marteau/enclume similaires à celui précédemment décrit sous les références 272, 274.Alternatively these cutting means may be formed of a hammer / anvil system similar to that previously described under
La coupe opérée par le moyen de coupe 552 est opérée sensiblement au milieu de l'intervalle formé dans la couche d'anode en lithium 40, au niveau du poste de frappe 572/574. Ainsi comme on le voit sur la
Par ailleurs comme on le voit sur la
Le chauffage des faces externes de l'empilement est opéré par tous moyens appropriés dans le module 560, par exemple par soufflage d'air chaud pulsé ou passage sur un rouleau chauffant.The heating of the external faces of the stack is operated by any appropriate means in the
Ce chauffage est de préférence assuré par une barre escamotable de soufflage d'air chaud 562 située immédiatement en aval du dispositif de coupe 550, pour chauffer une bande transversale du complexe, afin de préparer le thermo-collage de la fin de l'enroulement.This heating is preferably provided by a retractable hot
On va maintenant décrire les moyens d'enroulement E conformes à l'invention.We will now describe the winding means E according to the invention.
Ceux-ci comprennent principalement un mandrin 610 monté à rotation autour d'un axe 611.These mainly comprise a
Le mandrin 610 présente une section droite, transversale à son axe de rotation 611, non circulaire de révolution. Le mandrin 610 est sensiblement plat. Il a une section générale en fuseau. Typiquement le rapport entre un grand axe et un petit axe de sa section droite est supérieur à 3, préférentiellement supérieur à 5 et très avantageusement supérieur à 10. Il possède avantageusement une section droite généralement elliptique.The
Plus précisément, l'enveloppe externe du mandrin 610 est de préférence délimitée par deux secteurs de cylindre de révolution convexes ayant des rayons identiques (R1 sur la
Le mandrin 610 a une longueur (considérée parallèlement à son axe de rotation 611) supérieure à la largeur des complexes à enrouler.The
Plus précisément encore, de préférence, le mandrin 610 est formé de deux mors 612, 614, symétriques et complémentaires. L'interface entre les deux mors 612, 614, c'est-à-dire la face d'appui mutuelle entre ceux-ci, en position d'enroulement, référencée 613 sur les figures est de préférence plane et relie les deux surfaces courbes d'enveloppe externe convexe du mandrin à distance des extrémités effilées de l'ellipse d'enveloppe externe.More precisely still, preferably, the
A titre d'exemple non limitatif, le grand axe du mandrin 610, formé par les deux mors 612 et 614 accolés, est de l'ordre de 12 cm tandis que le petit axe du mandrin 610, formé par les deux mors 612 et 614 accolés, est de l'ordre de 9 à 10 mm, l'angle formé entre le plan oblique qui correspond à l'interface 613 entre les deux mors 612, 614 et le grand axe du fuseau est typiquement de l'ordre de 2,5°, le fuseau est terminé, sur les extrémités 615, 616 du grand axe, par des arcs de cercle de l'ordre de 0,15mm de rayon, et la distance séparant les centres des surfaces principales cylindriques du mandrin est supérieure à 6 fois leur rayon R1.By way of nonlimiting example, the major axis of the
Les deux mors 612, 614, sont associés à des moyens d'entraînement, par exemple des vérins hydrauliques ou équivalents adaptés pour assurer sur commande un déplacement relatif contrôlé des deux mors entre une première position dans laquelle les deux mors 612, 614, sont écartés pour permettre l'insertion de l'extrémité avant d'un empilement complexe 10 à 60 à enrouler et une seconde position dans laquelle les deux mors 612, 614, sont accolés pour permettre l'enroulement de l'empilement complexe précité.The two
Le mandrin 610 formé par la coopération des deux mors 612, 614, est lui-même entraîné à rotation autour de son axe 611, à vitesse non constante, selon des modalités qui seront définies par la suite.The
Le mandrin 610 est associé à un rouleau presseur 620.The
Celui-ci est monté libre de rotation autour de son axe 622 sur l'extrémité d'un bras rotatif 624.It is rotatably mounted about its
Le bras 624 est animé d'un mouvement rotatif autour d'un axe 625 excentré par rapport à l'axe 622, et selon une vitesse double de celle du mandrin 610, de telle sorte que le rouleau 620 roule successivement sur chacune des faces du mandrin 610, plus précisément sur l'empilement complexe 10 à 60 enroulé sur celui-ci, afin de le presser régulièrement et d'éviter toute formation de plis dans l'empilement. Le bras 624 est de préférence entraîné en rotation mécaniquement par la rotation du mandrin 610 avec un rapport multiplicateur égal à 2.The
Le mandrin 610 et le bras 624 tournent dans le même sens de rotation.
La cinématique de déplacement du mandrin 610 et du rouleau 620 est schématisée sur les
A titre d'exemple non limitatif, comme illustré sur la
On notera que le dispositif comprend de préférence en outre, un rouleau 570, en aval de la lame de coupe 552, en regard de la buse de soufflage d'air chaud 562.Note that the device preferably further comprises a
Ce rouleau 570 sert d'ultime guidage au complexe formé, avant enroulement sur le mandrin 610.This
La génératrice du rouleau 570 sur laquelle s'appuie le complexe, est située dans un plan défini par la génératrice du rouleau amont 534 et la génératrice du mandrin 610 correspondant au petit axe de celui-ci (laquelle génératrice sert d'appui au complexe quand celui-ci est positionné avec son grand axe parallèle au plan précité, comme illustré sur la
L'ensemble formé par la combinaison du mandrin 610, du bras 624 et du rouleau presseur 622 est monté sur un tiroir 630 lui-même associé à des moyens d'entraînement propres à déplacer cet ensemble à translation entre une position d'enroulement telle qu'illustrée sur la
Le tiroir 630 précité peut également être déplaçable dans une position initiale additionnelle temporaire, rapprochée des rouleaux pinceurs d'alimentation 532, 534, lorsque ceux-ci sont pilotés en moteur, pour assurer la saisie de l'extrémité avant du complexe au début de l'enroulement. Une fois cette saisie opérée, de préférence le tiroir 630 est écarté des rouleaux pinceurs 532, 534 pour l'enroulement proprement dit.The
Pour achever l'enroulement et éviter un flottement de l'extrémité externe arrière du complexe enroulé, le mandrin 610 est de préférence animé d'un mouvement de rotation complet sur 360° après rupture du complexe enroulé et enroulement complet de ce complexe et le rouleau presseur 620 est maintenu en appui sur l'enroulement pendant cette rotation additionnelle afin de parfaire le « collage » de la dernière spire de l'enroulement, grâce au préchauffage précité par les moyens 560. Le cas échéant, ce chauffage peut être complété par un soufflage d'air chaud au niveau du poste d'enroulement E.To complete the winding and to avoid a floating of the outer rear end of the wound complex, the
On obtient ainsi un collage de la queue de l'enroulement, sans apport de colle.This results in a bonding of the tail of the winding, without adding glue.
On notera que le dispositif peut comprendre en outre, comme illustré sur la
Lors du bobinage de l'enroulement de complexe, sur le mandrin 610, le rouleau 580 est placé dans la position illustrée sur la
Cet enroulement, obtenu sous une forme généralement aplatie, grâce à la géométrie elliptique du mandrin 610 est ensuite retiré du mandrin 610 et évacué grâce à un robot ou tout moyen équivalent adapté vers un poste de pressage 700 destiné à parfaire la planéité de chaque enroulement obtenu.This winding, obtained in a generally flattened form, thanks to the elliptical geometry of the
Un tel robot peut être formé d'un robot pneumatique à pinces de serrage assurant la préhension de l'élément enroulé de stockage d'énergie électrique sur le mandrin 610, son extraction de celui-ci et par divers mouvements de rotations et de translations, la mise en place de l'élément dans le poste de pressage 700.Such a robot may be formed of a pneumatic robot with clamping grippers for gripping the wound element for storing electrical energy on the
Pour l'essentiel ce poste de pressage comprend une presse, formé par exemple d'un vérin presseur 710, chargé de la mise à plat finale de l'élément. Celui-ci opère de préférence en temps masqué, pendant qu'un élément suivant est en cours d'enroulement.Essentially this pressing station comprises a press, formed for example of a
Pour faciliter le retrait de l'enroulement obtenu, le dispositif peut comprendre des moyens aptes à assurer pendant une séquence limitée, à la fin de l'enroulement, un déplacement relatif et alternatif à translation entre les deux mors 612 et 614 composant le mandrin 610, selon une direction parallèle à l'interface 613, pour faire ainsi varier la longueur du grand axe du mandrin, afin de « desserrer » légèrement l'enroulement par rapport au mandrin 610, décoller la première spire et dépincer l'accrochage du premier tour.To facilitate removal of the winding obtained, the device may comprise means capable of ensuring during a limited sequence, at the end of the winding, a relative and reciprocating displacement in translation between the two
Chaque enroulement peut ensuite être dirigé vers un magasin pour la réalisation des étapes ultérieures requises pour la connexion sous la configuration série/parallèle souhaitée. Un tel magasin et les moyens mis en oeuvre pour assurer les liaisons requises série/parallèle, ne seront pas décrits plus en détail par la suite.Each winding can then be directed to a magazine for performing subsequent steps required for connection under the desired serial / parallel configuration. Such a store and the means used to provide the required serial / parallel links, will not be described in more detail later.
Comme on l'a indiqué précédemment, selon une caractéristique avantageuse de l'invention, le mandrin 610 est entraîné à rotation à une vitesse angulaire non constante contrôlée de telle sorte que la vitesse linéaire de défilement de l'empilement complexe alimentant le mandrin 610 soit constante.As previously indicated, according to an advantageous characteristic of the invention, the
Grâce à cette caractéristique, l'invention permet de garantir un effort de traction constant sur le complexe et par conséquent un enroulement parfait sur le mandrin 610, exempt de tout pli ou défaut équivalent.Thanks to this characteristic, the invention makes it possible to guarantee a constant tensile force on the complex and consequently a perfect winding on
Par ailleurs grâce au défilement à vitesse constante du complexe, on évite toute nécessité de disposer d'un magasin intermédiaire, en amont du module d'enroulement E, pour absorber les à-coups d'accélération - décélération de la bande. Et l'on permet ainsi la réalisation de l'ensemble du dispositif sous forme compact, dans un volume limité.Moreover, thanks to the constant speed of scrolling of the complex, it avoids any need to have an intermediate store, upstream of the winding module E, to absorb the acceleration-deceleration jolts of the band. And it allows the realization of the entire device in compact form, in a limited volume.
On a illustré en traits forts sur la
Sur la même
On notera que sont illustrées sous l'axe des abscisses de la
Plus précisément encore, la vitesse de rotation angulaire du mandrin 610 est corrigée au cours de l'enroulement, pour tenir compte de l'évolution du rayon d'enroulement résultant de la variation d'épaisseur de complexe accumulé sur le mandrin 610 afin de garantir la constance de vitesse linéaire de défilement.More precisely still, the angular rotation speed of the
On a ainsi illustré sur la
Sur les
On notera à l'examen des
Ainsi la vitesse de rotation du mandrin 610 et du rouleau presseur 620 présente une évolution cyclique : 2 pics par rotation de 360°. Cette évolution est inversement proportionnelle à l'évolution du rayon d'enroulement.Thus the speed of rotation of
Par ailleurs on notera que le rouleau presseur 620 entre en contact, et reste en contact, avec le film complexe enroulé sur le mandrin 610, lorsque celui-ci est entraîné en rotation à basse vitesse. Cette disposition permet de garantir un bon contact entre le rouleau presseur 620 et le film enroulé et par conséquent entre les différentes couches superposées du film enroulé.Furthermore, it will be noted that the
La
Ainsi lors de l'enroulement d'un élément, la vitesse de rotation varie à chaque tour sur une période de 180°. De plus la durée d'enroulement par tour augmente du fait que la longueur d'enroulement sur le mandrin 610 augmente d'un tour à l'autre en raison de l'épaisseur rajoutée sur le mandrin 610.Thus during the winding of an element, the speed of rotation varies at each turn over a period of 180 °. Moreover, the winding time per revolution increases because the winding length on the
En conséquence les vitesses et les accélérations diminuent progressivement au cours de l'enroulement.As a result, speeds and accelerations gradually decrease during winding.
On aperçoit par ailleurs sur la
On a porté en abscisse une plage angulaire de 0 à 180°. Celle-ci couvre également la plage de 180 à 360°, les courbes précitées présentant une périodicité sur 180°. Par ailleurs on a porté sur les échelles d'ordonnées, à gauche l'amplitude du rayon d'enroulement et à droite l'amplitude du facteur de correction.The abscissa has an angle range of 0 to 180 °. This also covers the range from 180 to 360 °, the aforementioned curves having a periodicity of 180 °. In addition, the ordinate scales were used, the amplitude of the winding radius was recorded on the left, and the amplitude of the correction factor on the right.
Les inventeurs ont en effet déterminé que le facteur de correction à appliquer sur l'évolution de base V1 de la vitesse de rotation angulaire tenant compte de la seule évolution du rayon d'enroulement nu en fonction de la position angulaire du mandrin, pour tenir compte de la variation d'épaisseur de l'enroulement, pouvait être assimilé à une telle courbe lissée V2 qui varie en fonction de la position angulaire du mandrin 610, tout en étant fixe pour un angle donné quelque soit le nombre de spires enroulées précédemment sur le mandrin.The inventors have in fact determined that the correction factor to be applied to the basic evolution V1 of the angular rotation speed taking into account only the evolution of the naked winding radius as a function of the angular position of the mandrel, to take into account of the variation in thickness of the winding could be likened to such a smoothed curve V2 which varies as a function of the angular position of the
On a illustré sur la
On retrouve sur les deux premières colonnes du tableau de la
Ces deux colonnes correspondent respectivement aux plages de 0 à 180° et de 180 à 360°, en raison de la symétrie existant entre les deux demis tours successifs d'une même spire d'enroulement. En effet une spire complète n'est enroulée qu'après une rotation de 360°. On retrouve donc la même épaisseur sur les deux faces du mandrin pendant les deux demi périodes successives de 0 à 180° et de 180 à 360° d'enroulement d'une même spire.These two columns respectively correspond to the ranges of 0 to 180 ° and 180 to 360 °, because of the symmetry existing between the two successive half turns of the same winding turn. Indeed a complete turn is wound after a rotation of 360 °. Thus we find the same thickness on both sides of the mandrel during the two half-periods of successive 0 to 180 ° and 180 to 360 ° winding of the same turn.
La troisième colonne de la
La quatrième colonne de la
Les paires de colonnes qui suivent sur la
Plus précisément, comme le montre le tableau de la
- ro représente le rayon du mandrin (610) nu,
- F représente le facteur de correction mentionné dans la quatrième colonne,
- n représente le rang de la spire en cours, ie le nombre d'enroulements opéré sur le mandrin 610 et
- e représente l'épaisseur du complexe enroulé sur le mandrin 610.
- ro represents the radius of the mandrel (610),
- F represents the correction factor mentioned in the fourth column,
- n represents the rank of the current turn, ie the number of windings operated on the
mandrel 610 and - e represents the thickness of the complex wound on
mandrel 610.
Puis l'on calcule la vitesse de rotation du mandrin 610 sur la base de la relation :
- V représente la vitesse linéaire constante recherchée pour le complexe, et
- r représente le rayon d'enroulement précédemment calculé.
- V represents the constant linear velocity sought for the complex, and
- r represents the previously calculated winding radius.
En pratique, le pilotage du moteur d'entraînement du mandrin 610 peut être opéré, soit à l'aide de données précalculées et stockées dans des mémoires adaptées, soit à l'aide de données calculées en direct par une unité centrale sur la base, d'une part, de la loi d'évolution du rayon d'enroulement en fonction de la géométrie du mandrin 610 et d'autre part de la loi de correction dépendant de l'évolution de ce rayon en fonction de l'épaisseur de l'enroulement réalisé précédemment sur le mandrin.In practice, control of the driving motor of the
Les données précitées sont appliquées successivement à chaque fraction angulaire de la rotation du mandrin 610, sur le moteur d'entraînement de celui-ci.The aforementioned data are applied successively to each angular fraction of the rotation of the
A titre d'exemple non limitatif, pour une vitesse linéaire de l'ordre de 6 m/mn, le mandrin 610 atteint une vitesse de l'ordre de 180 tr/mn, soit une vitesse angulaire de l'ordre de 1090 °/s, d'où une vitesse d'échantillonnage de l'ordre de 1 °/ms.By way of nonlimiting example, for a linear speed of the order of 6 m / min, the
Le choix de travailler au plus près du degré impose un rafraîchissement de la consigne de vitesse moteur proche de la ms.The choice to work closer to the degree requires a refreshing of the motor speed setpoint close to the ms.
Dans ce contexte la consigne de vitesse destinée à être appliquée au moteur est choisie de nature numérique, pour éviter le traitement de convertisseurs analogique/numérique.In this context, the speed setpoint intended to be applied to the motor is selected of a digital nature, to avoid the processing of analog / digital converters.
Bien évidemment, un module de contrôle assure l'asservissement complet de l'ensemble des moyens intervenant dans la réalisation de l'enroulement du complexe.Obviously, a control module ensures the complete enslavement of all the means involved in the realization of the winding of the complex.
Les différents axes précités notamment les axes 102, 202, 302, des rouleaux 104, 204, 304, l'axe 611 de rotation du mandrin 610, l'axe de rotation du rouleau presseur 620 et l'axe de pivotement du bras oscillant 624, les axes des rouleaux 124, 224, 240, 250, 229, 320, 520 et 522 associés aux pellicules, les axes des rouleaux de renvoi 110, 112, 114, 221, 222, 210, 212, 226, 310, 312, 314 et les axes des rouleaux presseur 262, 264, 400, 410 sont parallèles entre eux et de préférence horizontaux.The various aforementioned axes including the
Selon une autre caractéristique avantageuse de l'invention, le dispositif comprend un boîtier scindé en deux compartiments séparés par une cloison verticale 900 : un premier compartiment, sous atmosphère sèche contrôlée qui loge l'ensemble des moyens 100, 200, 300, 400, 500, 600 et 700 précités et un deuxième compartiment qui loge les moyens de commande et d'entraînement/motorisation associés. La cloison verticale de séparation précitée constitue le bâti support des différents axes de rotation précédemment décrits.According to another advantageous characteristic of the invention, the device comprises a housing divided into two compartments separated by a vertical partition 900: a first compartment, in a controlled dry atmosphere which houses all the
Le cas échéant un balayage supplémentaire d'air sec peut être prévu dans l'enceinte opérationnelle.If necessary, an additional sweep of dry air may be provided in the operational chamber.
La présente invention permet typiquement la réalisation d'un enroulement de complexe comprenant entre 16 et 19 tours, correspondant à une longueur de complexe de l'ordre de 4 à 5,5m, soit une épaisseur totale d'enroulement de l'ordre de 5,5 mm. La vitesse de défilement du complexe est typiquement comprise entre 2 et 10 m/ mn. Elle est avantageusement de l'ordre de 6m/mm.The present invention typically allows the realization of a complex winding comprising between 16 and 19 turns, corresponding to a complex length of the order of 4 to 5.5m, ie a total winding thickness of about 5 , 5 mm. The running speed of the complex is typically between 2 and 10 m / min. It is advantageously of the order of 6m / mm.
A titre d'exemple non limitatif le dispositif conforme à la présente invention est adapté pour traiter des laizes de complexe de largeur comprise entre 50 et 150 mm.By way of nonlimiting example, the device according to the present invention is suitable for treating widths of complex of width between 50 and 150 mm.
La présente invention offre de nombreux avantages par rapport aux moyens proposés dans l'état de la technique.The present invention offers many advantages over the means proposed in the state of the art.
De façon non limitative on citera :
- le fait que la forme quasi plate du mandrin d'enroulement 610 évite de générer les contraintes rencontrées avec l'état de la technique, lors de la mise à plat,
- le réchauffage des complexes dans des fours et le complexage des multicouches formant cathode et collecteur sur le lithium, permettant de réaliser un collage de bonne qualité sans reprise intermédiaire des produits en optimisant le contact surfacique des couches entre elles, ceci améliorant les échanges ioniques entre les différentes couches fonctionnelles du produit final,
- le fait que toutes les fonctions du dispositif sont pilotées en automatique avec des paramétrages et des régulations précises de chaque fonction, ce qui permet d'assurer la reproductibilité avec un niveau de qualité toujours contrôlé.
- the fact that the almost flat shape of the winding
mandrel 610 avoids generating the stresses encountered with the state of the art, when laying flat, - the heating of the complexes in furnaces and the complexing of the multilayers forming cathode and collector on the lithium, making it possible to achieve a good quality bonding without intermediate recovery of the products by optimizing the surface contact between the layers, this improving the ionic exchanges between the different functional layers of the final product,
- the fact that all the functions of the device are controlled automatically with precise settings and regulations of each function, which ensures reproducibility with a level of quality always controlled.
On rappelle que d'une manière générale, tous les galets et rouleaux enrouleurs ou dérouleurs mis en oeuvre dans le dispositif de l'invention ont des fonctions moteur et/ou frein alternativement, selon la séquence de l'enroulement impliqué, pour garantir une traction constante sur l'ensemble des films, complexes et pellicules associés.It will be remembered that, in general, all the rollers and rollers or unwinders used in the device of the invention have alternately motor and / or brake functions, depending on the sequence of the winding involved, to guarantee traction. constant on all films, complexes and associated films.
Comme indiqué précédemment, la
Comme indiqué précédemment, le dispositif conforme à la présente invention comprend des moyens mécaniques aptes à modifier sur commande la section droite du mandrin 610.As indicated above, the device according to the present invention comprises mechanical means capable of modifying the straight section of the
La modification de section du mandrin 610 peut notamment être utilisée pour pincer une extrémité des films à enrouler, à l'origine de l'enroulement et/ou pour provoquer un desserrage général de l'enroulement, c'est à dire créer un certain jeu entre l'enroulement et la surface externe du mandrin 610, pour faciliter l'extraction de l'enroulement. Cette dernière fonction peut être obtenue par exemple par réduction commandée de la longueur du grand axe du mandrin 610.The section modification of the
On va maintenant décrire plus particulièrement les moyens spécifiques à la présente invention, propres à modifier sur commande la section droite du mandrin 610 lorsque celui-ci est formé de deux mors complémentaires 612, 614.We will now more particularly describe the specific means of the present invention, adapted to change on command the cross section of the
Les moyens précités sont conçus pour assurer sur commande un déplacement relatif des deux mors 612, 614, l'un par rapport à l'autre, selon au moins une composante transversale à l'axe de rotation 611 du mandrin 610.The aforementioned means are designed to ensure on command a relative displacement of the two
Chaque mors 612, 614 est fixé sur un porte mors respectif 652, 654. Chacun de ceux-ci est lié rigidement à un arbre 653, 655 monté à rotation, sur un corps de mandrin 660, autour d'axes respectifs 656, 657 excentrés par rapport à l'axe de rotation 611 du mandrin 610, mais parallèles à celui-ci. Plus précisément les arbres 653 et 655 sont montés à rotation sur un plateau 661 appartenant au corps de mandrin 660.Each
L'homme de l'art comprendra que la rotation d'un arbre 653, 655, et par conséquent du porte mors 652, 654, et du mors 612, 614 respectivement associé, par rapport au corps de mandrin 660,entraîne un déplacement du mors impliqué par rapport à l'autre.Those skilled in the art will understand that the rotation of a
A cette fin chaque arbre 653, 655 porte un pignon 658, 659 à taillage hélicoïdal. A titre d'exemple non limitatif, l'angle de taille des pignons 658, 659 peut être de l'ordre de 17°.For this purpose each
Les pignons 658, 659 liés aux porte mors 652, 654 sont animés angulairement par deux demi-axes respectifs de commande 670, 680.The
Ceux-ci peuvent faire l'objet de divers modes de réalisation.These can be the subject of various embodiments.
Ils sont de préférence conformes aux
On aperçoit sur celles-ci deux demi-axes 670, 680 généralement symétriques par rapport à un plan axial longitudinal passant par leur axe commun de rotation, lequel est confondu avec l'axe 611 de rotation du mandrin 610.On these two half-
Les demi-axes 670, 680 sont juxtaposés et disposés dans un fourreau 662 lié au corps de mandrin 660. Ils sont conçus pour être déplacés à translation, parallèlement à leur axe, par des moyens qui seront décrits par la suite.The half-
Le fourreau 662 tient lieu de fusée assurant le guidage à rotation du corps de mandrin 660 autour de l'axe 611.The
Chaque demi-axe 670, 680 comporte, à une extrémité, un tronçon taillé en pignon hélicoïdal 672, 682 se conjuguant avec les pignons arbrés 658,659.Each half-
Par ailleurs chaque demi-axe 670, 680 comporte un tronçon 674, 684 de section non circulaire de révolution, par exemple en dièdre (les deux dièdres accolés 674, 684 appartenant respectivement aux deux demi-axes 670, 680 formant en combinaison, un carré), disposé dans un tronçon de section complémentaire du fourreau 662. L'engagement ainsi défini interdit toute rotation relative entre les demi-axes 670, 680 et le fourreau 662, mais autorise et assure un guidage axial relatif entre ceux-ci.Furthermore each half-
A leur seconde extrémité, les demi-axes 670, 680 sont munis chacun d'une tête élargie 676, 686, en forme de demi-couronne. On verra par la suite que chacune de ces têtes 676, 686 porte de préférence des moyens de réglage d'organes élastiques sollicitant les demi-axes vers une position de repos. A cette fin, chaque tête comporte plusieurs logements 679, 689, par exemple 3 par tête, équirépartis angulairement.At their second end, the half-
De plus de préférence, chaque demi-axe 670, 680 comprend en outre, d'une part du côté de la tête 676, 686 situé vers le pignon 672, 682, un tronçon cylindrique de révolution 675, 685 qui sert de guidage à translation, et d'autre part du côté opposé de la tête 676, 686, une queue 677, 687 en saillie au delà de la tête 676, 686.Furthermore, each half-
Les deux demi-axes 670, 680 sont susceptibles de déplacement relatif à translation l'un par rapport à l'autre, pour permettre une inclinaison relative des mors 612, 614. A cette fin de préférence des patins de glissement sont intercalés entre les deux demi-axes 670, 680, dans des lumières 671, 673 prévues à cet effet au niveau de l'interface des demi-axes 670, 680.The two half-
Les queues 677, 687 des demi-axes 670, 680 sont sollicitées sélectivement dans plusieurs positions choisies par des moyens mécaniques 800 qui seront décrits par la suite en regard des
On notera que chacun des deux porte-mors 652, 654 peut être déplacé indépendamment de l'autre. Il en est donc de même des deux demi-axes 670, 680, indépendants l'un de l'autre pour permettre une désynchronisation de mouvements entre les deux mors 612, 614. Cette désynchronisation est notamment nécessaire pour pincer/emprisonner l'extrémité nouvelle d'une bande à l'origine d'un enroulement.Note that each of the two
La fusée constituée par le fourreau précité 662 est montée à rotation sur un palier 634 lié au tiroir 630 et équipé de deux roulements à billes 635, 636. La fusée 662 est munie, à son extrémité arrière opposée au mandrin 610, du pignon 618 (illustré
Le pignon 618 comporte des alvéoles 619 en nombre identique au nombre de logements 679, 689 formés dans les têtes 676, 686 des demi-axes 670, 680.The
Dans le cas d'espèce non limitatif, il est ainsi prévu six alvéoles 619 respectivement alignées sur les logements 679, 689.In the case of non-limiting case, it is thus provided six
Chaque logement 619 loge un ressort de compression 690. Les ressorts 690 sont ainsi intercalés entre le pignon 618 et les têtes 676, 686 des demi-axes 670, 680. Les ressorts 690 sollicitent par conséquent les demi-axes 670, 680 en éloignement des porte-mors 652, 654. En d'autres termes, les ressorts 690 sollicitent automatiquement à la fermeture les mors 612, 614. Des moyens mécaniques 800 qui seront décrits plus en détail par la suite en regard des
L'effort exercé par les ressorts 690 peut être réglé par des vis 692 en prise dans des logements 679, 689 des têtes 676, 686. Le réglage des vis 692 permet par conséquent de régler l'effort de pincement exercé par les mors 612, 614.The force exerted by the
On retrouve sur la
Le bras 624 est lui-même monté à rotation autour d'un axe 625' parallèle à l'axe 622 précité et excentré par rapport à celui-ci. Plus précisément, le bras 624 est monté à rotation autour de l'axe 625' sur un élément 693. Ce dernier forme un petit chariot mobile par rapport au tiroir ou chariot principal 630 pour compenser les variations d'épaisseur de l'enroulement, sur le mandrin 610, entre le premier tour et le dernier.The
Différents moyens peuvent être prévus pour entraîner le bras 624 à rotation autour de l'axe 625'. On rappelle ici que de préférence le bras 624 est entraîné à une vitesse de rotation double de celle du mandrin 610.Various means may be provided for driving the
Selon le mode de réalisation particulier et non limitatif représenté sur les figures annexées, le bras 624 est solidaire d'un arbre 694 centré sur l'axe 625' et monté à rotation sur le petit chariot 693 précité.According to the particular and nonlimiting embodiment shown in the accompanying figures, the
Un deuxième arbre 695 portant le pignon 628 conçu pour coopérer avec la courroie d'entraînement 640 représentée sur la
Par ailleurs, un accouplement homocinétique 696 est intercalé entre la sortie de l'arbre moteur 695 et l'entrée de l'arbre mené 694 lui-même lié au bras 624.Furthermore, a
L'accouplement homocinétique 696 a pour fonction d'autoriser un déplacement relatif de l'arbre 694, parallèlement à lui-même, par rapport à l'arbre 695, lors de l'augmentation d'épaisseur de l'enroulement sur le mandrin 610, tout en assurant en permanence une liaison précise à rotation entre l'arbre menant 695 et l'arbre mené 694.The
Le déplacement du petit chariot 693 par rapport au tiroir principal 630 est contrôlé par tout moyen approprié, de préférence par un vérin 644. Le corps du vérin 644 est articulé en 645 sur le tiroir 630. Sa tige 646 est articulée sur une première extrémité d'une bielle en équerre 647. La seconde extrémité de la bielle 647 est articulée sur le chariot 693. Enfin, la bielle 647 est articulée, en son milieu, sur une biellette 648 montée à rotation par ailleurs sur le tiroir 630.The displacement of the
Ainsi, le rouleau presseur 620 est mis en appui sur l'élément enroulé sur le mandrin 610 par la coopération du petit chariot 693 et du vérin 644. A titre d'exemple non limitatif, la course de déplacement du petit chariot 693 par rapport au tiroir 630, et par conséquent par rapport à l'axe 611 de rotation du mandrin 610, au cours du déplacement du rouleau sur le film enroulé, peut être de l'ordre de 3mm pour la première spire et de l'ordre de 8,5mm sur l'élément terminé. Le différentiel de course entre la position d'origine mandrin nu et la position élément terminé est compensé ainsi par la course de translation du vérin 644 et du petit chariot 693.Thus, the
Typiquement, mais à titre d'exemple non limitatif, l'accouplement homocinétique 696 est conçu pour permettre un décalage radial de l'ordre de 25mm entre les axes parallèles 625 et 625' des arbres 695 et 694, pour permettre de réaliser la course utile de mouvement radial du rouleau satellite presseur 620 vers le mandrin 610.Typically, but by way of nonlimiting example, the
En résumé, le pignon 628 transmet le mouvement rotatif à l'arbre mené 694 par l'intermédiaire de l'accouplement homocinétique 696. L'arbre 694 transmet son mouvement au bras 624 qui porte lui-même le palier central du rouleau satellite 620. Le palier de ce rouleau est équipé d'un système de palonnage autour de l'axe 622 pour permettre un auto alignement du rouleau 620 contre les spires pendant l'enroulement.In summary, the
Par ailleurs, le rouleau presseur satellite 620 est porté par le petit chariot 693 embarqué sur le tiroir 630 du mandrin. En raison du rapport ½ entre les pignons 628 et 618, le bras 624 et le rouleau presseur 620 qui l'accompagne tournent deux fois plus vite que le mandrin 610, ce qui permet au rouleau presseur 620 de presser l'enroulement à chaque demi-tour du mandrin.Furthermore, the
Le mouvement d'approche et d'écartement du rouleau satellite 620 par rapport au mandrin 610 est effectué à l'aide de la bielle ou levier 647 en équerre et du vérin pneumatique 644 double effet.The approach movement and spacing of the
En synthèse :
- le tiroir 630 est susceptible de déplacement à translation horizontale par rapport au bâti de la machine et au rouleau 570 entre une position rapprochée du rouleau 570 pour saisir le début d'un enroulement et une position éloignée de celui-ci pour assurer l'enroulement. Le tiroir porte le corps de mandrin 660, le mandrin 610, les demi-
670, 680, le rouleau presseur 620 et les moyens qui lui sont liés.axes - plus précisément, le rouleau presseur 620 est monté par l'intermédiaire du bras rotatif 624
sur un chariot 693, lui-même susceptible de translation parrapport au tiroir 630. - le corps de mandrin 660 supporte les porte-
652, 654 qui supportent eux-mêmes les mors 612, 614. Le corps de mandrin 660 est monté à rotation autour de l'axe 611 sur le tiroir 630 et entraînémandrins par le pignon 618. - les porte-
652, 654, et par conséquent les mors 612, 614 eux-mêmes qui leur sont liés, sont montés à rotation autour d'axes respectifs 656, 657 sur le corps 660.mors - enfin, les demi-
670, 680 sont montés à translation dans le corps 660. La translation de chaque demi-axes 670, 680 par rapport au corps de mandrin 660 entraîne, grâce à la coopération définie entre les filets hélicoïdaux prévus sur les pignons 658, 659 d'une part, 672, 682 d'autre part, la rotation des porte-axe 652, 654, et par conséquent des mors 670, 680 qui leur sont liés par rapport au corps de mandrin 660 et donc un déplacement des mors 612, 614 l'un par rapport à l'autre.mors
- the
slide 630 is movable in horizontal translation relative to the machine frame and theroller 570 between a position close to theroller 570 to capture the beginning of a winding and a position remote from it to ensure the winding. The drawer carries themandrel body 660, themandrel 610, the half- 670, 680, theaxes pressure roller 620 and the means connected thereto. - more specifically, the
pressure roller 620 is mounted via therotary arm 624 on acarriage 693, itself capable of translation relative to theslide 630. - the
mandrel body 660 supports the 652, 654 which themselves support themandrel holders 612, 614. Thejaws mandrel body 660 is rotatably mounted about thespindle 611 on thespool 630 and driven by thepinion 618. - the
652, 654, and therefore thejaw holders 612, 614 themselves which are connected thereto, are rotatably mounted aboutjaws 656, 657 on therespective axes body 660. - finally, the half-
670, 680 are mounted in translation in theshafts body 660. The translation of each half- 670, 680 relative to theaxis mandrel body 660 drives, thanks to the cooperation defined between the helical threads provided on the 658, 659 on the one hand, 672, 682 on the other hand, the rotation of thepinions 652, 654, and consequently thejaw holders 670, 680 which are connected to them relative to thejaws mandrel body 660 and therefore a displacement of 612, 614 relative to each other.jaws
On va maintenant décrire la structure des moyens mécaniques de commande 800 illustrés sur les
Les moyens 800 ont pour fonction de définir plusieurs positions relatives précises des demi-axes 670, 680 et par conséquent des mors 612, 614.The means 800 have the function of defining several precise relative positions of the half-
De préférence, les moyens 800 sont prévus pour assurer quatre positions relatives précises de travail des mors 612, 614, en sus d'une position de repos. Ces diverses positions et les moyens mis en oeuvre pour les obtenir seront décrits par la suite en regard des
Plus précisément encore, les moyens mécaniques de commande 800 sont conçus pour commander individuellement chaque demi-axe 670, 680 et par conséquent chaque mors 612, 614.More specifically, the mechanical control means 800 are designed to individually control each half-
Les moyens mécaniques 800 sont de préférence adaptés pour piloter séquentiellement, soit une inclinaison relative entre les deux mors 612, 614, par exemple pour assurer l'ouverture et la fermeture lors de la saisie et de la libération de l'enroulement, soit un déplacement relatif parallèles entre eux des deux mors 612, 614, afin de modifier la longueur du grand axe et du petit axe du mandrin ("pour donner du ventre au mandrin"), lors d'une séquence finale d'extraction de l'enroulement.The mechanical means 800 are preferably adapted to control sequentially, or a relative inclination between the two
Pour piloter une inclinaison relative entre les deux mors 612, 614, les moyens de commande 800 sont conçus pour opérer un déplacement relatif à translation entre les deux demi-axes 670, 680.To control a relative inclination between the two
Différents moyens peuvent être prévus à cet effet.Various means can be provided for this purpose.
Dans le cadre du mode de réalisation préférentiel de l'invention, les deux demi-axes 670, 680 ont des longueurs différentes, plus précisément les queues 677, 687 respectives des deux demi-axes 670, 680 qui émergent sur l'arrière des têtes 676, 686 ont de préférence des longueurs différentes comme on le voit sur la
L'homme de l'art comprendra que la sollicitation de la queue 677 de plus grande longueur du demi-axe 670, sans intervenir sur le demi-axe 680 entraîne une rotation du seul porte-mors 652 et par conséquent du seul mors 612 par rapport au corps 660. Une telle sollicitation peut être opérée à l'aide d'un vérin 810, dont la tige 812 est placée en regard du demi-axe 670.Those skilled in the art will understand that the biasing of the
Au contraire pour assurer un déplacement relatif des deux mors 612, 614 tout en maintenant une position parallèle entre ceux-ci, les moyens mécaniques de commande 800 doivent déplacer les demi-axes 670, 680 sur des courses identiques.On the contrary to ensure a relative movement of the two
Différents moyens peuvent être prévus à cet effet.Various means can be provided for this purpose.
Selon le mode de réalisation représenté sur les figures annexées, les moyens 800 comprennent à cet effet un culbuteur 820 ou poussoir articulé monté à rotation sur le tiroir 630 autour d'un axe 822. Le culbuteur 820 est lui-même sollicité par trois leviers 830, 840,850 articulés sur le tiroir 630 autour d'un axe parallèle à l'axe 822 et préférentiellement confondu avec celui-ci. Chaque levier 830, 840, 850 est lui-même sollicité, par l'intermédiaire d'une liaison de type chape 832, 842, 852 par la tige d'un vérin 834, 844, 854 respectivement associé.According to the embodiment shown in the accompanying figures, the
Des ressorts sollicitent les leviers 830, 840, 850 vers une position de repos dans laquelle le culbuteur 820 est sans action sur les demi-axes 870, 880. Au contraire, les vérins 834, 844, 854 sollicitent les leviers 830, 840, 850 dans le sens d'un rapprochement du culbuteur 820 vers les demi-axes 870, 880. Le culbuteur 820 est lui-même susceptible de débattement par rapport à chacun des leviers 830, 840, 850 de sorte que la position de travail du culbuteur 820 est définie par celui des trois leviers 830, 840, 850 qui est déplacé sur la course la plus grande.Springs urge the
Plus précisément encore, comme illustré sur les figures annexées, il est de préférence prévu deux grands leviers latéraux 830, 850 encadrant un levier central de plus faible longueur 840.More specifically, as illustrated in the accompanying figures, it is preferably provided two large
Le culbuteur 820 peut venir en appui direct sur les têtes 676, 686 des demi-axes 670, 680. Cependant, de préférence, il est prévu une bague 860 (voir
Ainsi, on définit deux commandes indépendantes des demi-axes 670, 680 : l'une qui concerne seul le demi-axe 670 générée par le vérin 810, l'autre qui concerne les deux demi-axes 670, 680 générée par les vérins 834, 844, 854 via les leviers 830, 840, 850, le culbuteur 820 et la bague 860.Thus, two independent commands of the half-
On va maintenant décrire le fonctionnement général du mandrin en regard des
Bien entendu ce descriptif est donné uniquement à titre d'exemple non limitatif.Of course, this description is given solely by way of non-limiting example.
Le pincement du début d'une bande à enrouler se fait par rapprochement des deux mors 612, 614 l'un contre l'autre. Ce pincement est effectué par les porte-mors 652, 654 précités eux-mêmes entraînés angulairement par les pignons arbrés 658, 659, eux-mêmes mis en rotation par la translation axiale des deux demi-arbres 670, 680. Cette translation axiale est provoquée par la charge réglable des six ressorts 690 précédemment mentionnés.The nip of the beginning of a strip to be wound is by bringing the two
Plus précisément encore, la préhension de la bande et la fermeture des mors 612, 614 est réalisée selon la cinématique illustrée sur les
A l'origine, les mors 612, 614 sont indexés dans une position illustrée sur la
Les rouleaux 532, 534 sont activés pour avancer la bande vers les mors 512, 514, par exemple sur une distance de l'ordre de 40mm, comme illustré sur la
Comme illustré sur la
Comme illustré sur les
Le mandrin est alors prêt pour un enroulement dans la position illustrée sur la
La rotation du mandrin peut alors être opérée selon le concept de régulation de vitesse précédemment décrit.The rotation of the mandrel can then be carried out according to the concept of speed regulation previously described.
Au cours de cet enroulement illustré sur les
La rotation du mandrin est continue jusqu'à la première fraction du dernier tour de l'élément illustré sur la
Au cours de l'enroulement et de la rotation du mandrin, comme illustré sur les
Lors de l'enroulement les mors 612, 614 restent en position pincée jusqu'à la terminaison de l'élément. Dans cette position, l'ensemble des deux mors 612, 614 constituent la section en fusion avec le grand axe déployé.During winding the
La
Le dernier tour illustré sur les
Puis le rouleau escamotable 580 est abaissé par activation du vérin 586, comme on le voit à l'examen comparé des
De préférence, le soufflage d'air chaud est opéré pendant un temps déterminé. A l'étape illustrée sur la
On relance ensuite la rotation du mandrin 610, le rouleau 580 restant en appui.Then the rotation of the
La rotation du mandrin 610, rouleau 580 en appui est poursuivie jusqu'à une adresse angulaire donnée, par exemple 9°, comme illustré sur la
De préférence, on poursuit la rotation du mandrin sur un tour complet pour que le rouleau satellite 620 poursuive son travail d'écrasement sur le dernier tour enroulé jusqu'à accostage à un angle de référence 356°. Le mandrin est alors en position représentée sur la
Le déplacement relatif des deux mors 612, 614 lors de ces cycles alternés d'ouverture/fermeture est opéré par déplacement axial des deux demi-arbres 670, 680, grâce à la commande des vérins 834, 854. Le déplacement des demi-arbres 670, 680 en rapprochement du mandrin 610 entraîne la rotation des pignons arbrés 658, 659 et des porte-mors 652, 654, et donc des mors 612, 614 eux-mêmes.The relative displacement of the two
On a représenté sur les
De préférence, comme indiqué précédemment, le coulissement axial des demi-arbres 670, 680 est opéré selon quatre positions additionnelles particulières de travail correspondant respectivement aux positions illustrées sur les
Chacune de ces quatre positions additionnelles est réglable indépendamment grâce aux quatre vérins précédemment décrits 810, 834, 844 et 854.Each of these four additional positions is independently adjustable thanks to the four cylinders previously described 810, 834, 844 and 854.
L'énergie pneumatique permet de contrôler l'effort de poussée des vérins et de protéger ainsi la mécanique entrant dans la cinématique des mors.The pneumatic energy makes it possible to control the thrust force of the jacks and thus to protect the mechanics involved in the kinematics of the jaws.
Plus précisément :
- la position illustrée sur les
figures 51B ,52B et53B est utilisée pour décoller la spire interne de l'enroulement par rapport à la surface extérieure du mandrin 610 (dans cette position, les faces internes des deux mors 612et 614 sont parallèles et placées dans leur écartement maximal), - la position illustrée sur les
figures 51C ,52C et53C est utilisée pour opérer le retrait de l'enroulement (dans cette position les faces internes des deux mors 612et 614 sont parallèles et écartées pour permettre le retrait du début de bande, cependant l'écartement est inférieur à celui des figures d'indice B pour éviter un collage de la spire interne de l'enroulement sur la surface externe du mandrin 610), - la position illustrée sur les
figures 51D ,52D et53D est une étape intermédiaire préparatoire à l'ouverture pour la saisie du début de bande en vue d'un enroulement (les faces internes des mors 612et 614 sont écartées et les mors sont inclinées par rapport à la position occupée sur les figures précédentes), et - la position illustrée sur les
figures 51E ,52E et53E est utilisée pour la saisie du début de bande (les surfaces internes des mors 612et 614 sont écartées et obliques entre elles ; elles forment un dièdre concave en direction du rouleau d'alimentation 570).
- the position illustrated on the
Figures 51B ,52B and53B is used to detach the inner turn of the winding from the outer surface of the mandrel 610 (in this position, the inner faces of the two 612 and 614 are parallel and placed in their maximum spacing),jaws - the position illustrated on the
Figures 51C ,52C and53C is used to operate the withdrawal of the winding (in this position the inner faces of the two 612 and 614 are parallel and spaced apart to allow the removal of the beginning of the strip, however the spacing is smaller than that of the figures of index B to prevent sticking of the inner turn of the winding on the outer surface of the mandrel 610),jaws - the position illustrated on the
Figures 51D ,52D and53D is an intermediate step preparatory to the opening for entry of the beginning of the tape in view of a winding (the inner faces of the 612 and 614 are spaced apart and the jaws are inclined with respect to the position occupied in the preceding figures), andjaws - the position illustrated on the
figures 51E ,52E and53E is used to enter the beginning of the band (the inner surfaces of the 612 and 614 are spaced apart and oblique to one another and form a concave dihedron in the direction of the feed roller 570).jaws
La position illustrée sur les
La position illustrée sur les
Au cours de la séquence précitée illustrée sur la
La position finale du mandrin 610 est de préférence celle illustrée sur les
On notera cependant qu'avant. d'extraire l'élément enroulé, de préférence le mandrin opère une correction angulaire pour venir compenser le décalage angulaire provoqué par l'ouverture des mors. En effet, de préférence, le robot 700 est adapté pour prendre l'élément enroulé en position horizontale, ce qui impose que les pointes des fuseaux constituant le mandrin soient situées dans cette position horizontale.It will be noted, however, that before. to extract the wound element, preferably the mandrel operates an angular correction to compensate for the angular offset caused by the opening of the jaws. Indeed, preferably, the
Après extraction de l'élément, le mandrin est bien entendu préparé et déplacé dans sa position de pleine ouverture dissymétrique des mors pour l'introduction du début de la bande du nouvel élément à enrouler.After extraction of the element, the mandrel is of course prepared and moved to its full asymmetrical opening position of the jaws for the introduction of the beginning of the band of the new element to be wound.
Cette séquence de préparation est opérée en passant successivement par les positions illustrées sur les
La position illustrée sur les
On passe ensuite à la position illustrée sur les
Le déplacement relatif des moyens précités peut être contrôlé par tous moyens appropriés.The relative movement of the aforementioned means can be controlled by any appropriate means.
On a illustré sur la
Les moyens assurant la commande en déplacement relatif des mors 612, 614 traversent une ouverture ménagée dans la cloison vertical du bâti délimitant les deux compartiments précités, pour permettre le déplacement en translation avec le chariot 630.The means ensuring the relative
Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation particuliers qui viennent d'être décrits, mais s'étend à toute variante conforme à son esprit.Naturally, the present invention is not limited to the particular embodiments which have just been described, but extends to any variant within its spirit.
Bien que le dépelliculage mécanique par lame, précédemment décrit, soit préféré car il évite l'introduction de produit chimique dans l'environnement du processus, en variante, on peut envisager de dépelliculer les complexes à l'aide d'un jet de solvant injecté au niveau de l'interface entre la face externe du complexe et la pellicule concernée.Although the mechanical depelliculation by blade, previously described, is preferred because it avoids the introduction of chemical into the environment of the process, alternatively, it is possible to de-cellulite the complexes using an injected jet of solvent at the interface between the outer face of the complex and the film in question.
Le dispositif conforme à l'invention peut également comprendre des moyens de dépelliculage comportant des moyens d'application d'un jet d'air, de préférence froid, sur la zone de divergence entre la pellicule et l'ensemble dont elle est déviée.The device according to the invention may also comprise de-coating means comprising means for applying an air jet, preferably cold, to the region of divergence between the film and the assembly from which it is deflected.
De même les fours à circulation d'air chaud pourront être remplacés par des rouleaux chauffants.Similarly hot air furnaces may be replaced by heated rollers.
On a illustré sur les figures annexées et décrit précédemment une mise en oeuvre selon laquelle le complexe final de 6 couches est opéré par empilement in situ de trois complexes de base respectivement à 1, 2 et 3 couches, initialement séparés et préréalisés. En variante cependant, on peut envisager dans le cadre de la présente invention d'alimenter le mandrin 610 à l'aide d'un tel complexe de 6 couches préréalisé sur une machine adaptée. Dans ce cas l'interruption de l'anode de lithium doit être de préférence intégrée dans ce complexe. Selon encore une autre variante, dans le cadre de la présente invention, les différents complexes de base pourraient être réalisés in situ sur le dispositif de l'invention, à partir de films monocouches.An embodiment has been illustrated in the appended figures and described above in which the final 6-layer complex is operated by in situ stacking of three base complexes respectively at 1, 2 and 3 layers, initially separated and prerealized. Alternatively, however, it is conceivable in the context of the present invention to feed the
Les différents moyens mécaniques de coupe précédemment décrits pourront être remplacés par tous moyens équivalents, par exemple à base de laser.The different mechanical cutting means previously described may be replaced by any equivalent means, for example based on laser.
Le mandrin 610 peut lui-même faire l'objet de nombreuses variantes de réalisation.The
On a illustré sur la
Typiquement cette fente 619 s'étend sur une partie seulement de la longueur du mandrin 610, parallèlement aux arêtes effilées de celui-ci et sensiblement à mi-distance de ces arêtes.Typically this
Tous moyens appropriés peuvent être associés à un tel mandrin pour successivement ouvrir la fente 619 afin de permettre l'engagement d'une extrémité de bande, puis autoriser la fermeture de la fente pour permettre l'enroulement et/ou «aérer » l'enroulement.Any suitable means may be associated with such a mandrel to successively open the
A titre d'exemple non limitatif, le rapprochement des deux parties du mandrin situées de part et d'autre de la fente 619, pour aérer l'élément enroulé et permettre son extraction, peut être opéré par le robot 700 lui-même.By way of nonlimiting example, bringing the two parts of the mandrel located on either side of the
On a représenté sur les
Selon cette variante, le mandrin est formé de plusieurs pièces susceptibles de déplacement relatif parallèlement à l'axe de rotation 611 et formant en combinaison, dans la position de travail illustrée sur la
Selon le mode de réalisation particulier non limitatif illustré sur les
Ainsi l'homme de l'art comprendra à l'examen comparé des
Le mandrin illustré sur les
On a représenté sur les
On a illustré sur les
On a schématisé sur la
Bien évidemment, l'invention n'est pas limitée à la forme précise en fuseau du mandrin illustrée sur la
On a par exemple illustré sur la
On a représenté sur les
On peut envisager également de modifier la section droite du mandrin 610, notamment le grand axe de la section droite du mandrin, par déplacement de deux pièces latérales 1612, 1614 radialement en rapprochement et en éloignement de l'axe 611 et d'une pièce centrale 1610.It is also conceivable to modify the cross section of the
Les diverses variantes de mandrin précédemment décrites comprennent des pièces qui définissent une surface continue d'enroulement.The various chuck variants previously described comprise parts that define a continuous winding surface.
En variante, on peut envisager de réaliser le mandrin sous forme de deux pièces séparées 1612 et 1614 matérialisant les arêtes 615, 616, la partie centrale du mandrin restant évidée comme illustré sur la
Claims (29)
- A device for making electrical energy storage assemblies comprising a mandrel (610) adapted to wind superimposed films as a multilayer assembly, characterised in that the mandrel (610) is formed by two complementary jaws (612, 614), the cross-section of the mandrel (610) having a spindle-shaped general cross-section and in that it comprises means (670, 680, 800) able to modify on request the cross-section of the mandrel (610), the modification of the cross-section of the mandrel (610) comprising reducing the length of the major axis of the cross-section of the mandrel (610), the means (670, 680, 800) being designed to provide on request a relative displacement of both jaws (612, 614) making up the mandrel (610), with respect to each other, along at least one component transverse to the axis of rotation (611) of the mandrel (610).
- The device according to claim 1, characterised in that a modification of cross-section of the mandrel (610) is intended for pinching one end of the films to be wound, causing the winding.
- The device according to one of claims 1 and 2, characterised in that a modification of cross-section of the mandrel (610) is intended for causing a general loosening of the winding, that is creating some clearance between the winding and the outer surface of the mandrel (610), to facilitate the extraction of the winding.
- The device according to one of claims 1 to 3, characterised in that each jaw (612, 614) is attached to a respective jaw holder (652, 654), itself rotatably mounted, on a mandrel body (660), about respective axes (656, 657) parallel and off-centred to the axis of rotation (611) of the mandrel (610).
- The device according to claim 4, characterised in that each jaw holder (652, 654) is provided with a helical cut pinion (658, 659) and associated with a drive element (670, 680) translationally guided relative to the body (660) and itself provided with a helical pinion (672, 682) respectively complementary and engaged with one of the pinions (658, 659) provided on the jaw holders.
- The device according to claim 5, characterised in that it comprises two juxtaposed drive elements (670, 680) individually translationally guided on a spindle forming sheath (662) providing rotational guiding of the mandrel (610) about its axis (611).
- The device according to one of claims 5 and 7, characterised in that each drive element (670, 680) comprises a segment (674, 684) having a non-circular revolution cross-section arranged in a segment having a cross-section complementary to the body (660), providing anti-rotation connection of each drive element (670, 680) with respect to the body (660).
- The device according to one of claims 5 to 7, characterised in that each drive element (670, 680) comprises a half-crown shaped widened head (676, 686).
- The device according to one of claims 5 to 8, characterised in that each drive element (670, 680) is selectively biased in several chosen positions by mechanical means (800).
- The device according to one of claims 5 to 9, characterised in that it comprises a cylinder (810) adapted to bias one of the drive elements (670, 680).
- The device according to one of claims 5 to 10, characterised in that it comprises control means (830, 840, 850, 834, 844, 854) adapted to bias both drive elements (670, 680) on an identical stroke.
- The device according to claim 11, characterised in that the control means comprise a rotatably mounted rocker arm (820), hinged levers (830, 840, 850) adapted to bias the rocker arm (820) and cylinders (834, 844, 854) adapted to bias the levers (830, 840, 850).
- The device according to claim 12, characterised in that it comprises three levers (830, 840, 850) and three associated cylinders (834, 844, 854) .
- The device according to one of claims 12 and 13, characterised in that the rocker arm (820) presses against a ring (860) sandwiched between the rocker arm (820) and widened heads (676, 686) provided on the drive elements (670, 680).
- The device according to one of claims 1 to 14, characterised in that it comprises mechanical means (800) adapted to sequentially drive either a relative tilt between both jaws (612, 614) forming the mandrel, to provide opening and closing upon gripping and releasing the winding, or a relative displacement of both jaws (612, 614) parallel to each other, in order to modify the length of the major axis and the minor axis of the mandrel during a final sequence of extraction of the winding.
- The device according to one of claims 1 to 15, characterised in that it comprises means able to make an angular reset of the mandrel with respect to a reference frame, during at least some of the modifications of cross-section of the mandrel (610).
- The device according to one of claims 1 to 16, characterised in that it comprises control means (670, 680, 800) adapted to selectively define five predetermined states of cross-section of the mandrel (610).
- The device according to one of claims 1 to 17, characterised in that it comprises control means (670, 680, 800) adapted to determine at least four relative positions of both jaws (612, 614):. a position in which the jaws (612, 614) are adjoined, for winding the films,. a position in which the inner faces of both jaws (612, 614) are parallel and placed in their maximum gap to move the inner turn of the winding away from the outer surface of the mandrel (610),. a position in which the inner faces of both jaws (612, 614) are parallel and spaced apart by a value lower than the previous position, to cancel the pinching of the leading band during an extraction of the wound element,. a position in which the inner surfaces of the jaws (612, 614) are spaced apart and oblique to each other.
- The device according to one of claims 1 to 18, characterised in that it comprises elastic means (690) able to make a controlled tightening strain on the jaws (612, 614).
- The device according to one of claims 1 to 19, characterised in that the mandrel (610) has a cavity adapted to be connected to a depression means and which opens onto at least one outer surface.
- The device according to one of claims 1 to 20, characterised in that the mandrel (610) is placed on a drawer (630) translationally movable with respect to the machine frame.
- The device according to claim 21, characterised in that it comprises a mandrel body (660) rotatably mounted onto the drawer (630).
- The device according to claim 22, characterised in that it comprises two jaw holders (652, 654) rotatably mounted on the body (660) about axes (656, 657) off-centred to the axis of rotation (611) thereof.
- The device according to claim 23, characterised in that it further comprises two half-axes (670, 680) translationally mounted in the body (660) for controlling the jaw holders (652, 654).
- The device according to one of claims 21 to 24, characterised in that it further comprises a press roll (620) mounted through a rotatable arm (624) on a carriage (693), itself translationally movable with respect to the drawer (630).
- The device according to claim 25, characterised in that the rotatable arm (624) is driven through a constant speed universal joint (696).
- The device according to one of claims 25 and 26, characterised in that the press roll (620) is equipped with a swinging system for allowing self-alignment against the turns during winding.
- The device according to one of claims 25 to 27, characterised in that the rotatable arm (624) is rotatably driven at a speed twice as fast as that of the mandrel (610).
- A method for making electrical energy storage assemblies by winding superimposed films, on a mandrel (610), as a multilayer assembly, characterised in that it comprises at least one step of modifying on request the cross-section of the mandrel (610), having a spindle shaped general cross-section, by reducing the length of the major axis of the cross-section of the mandrel (610), the modification being made by relatively displacing both jaws (612, 614) making up the mandrel (610), with respect to each other, along at least one component transverse to the axis of rotation (611) of the mandrel (610).
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